要数当下生物圈势头最劲的网红，那真是非萌萌哒克隆猴莫属了。中中、华华的横空出世，一时间刷爆了微博和朋友圈，堪称猴界流量小鲜肉。要说究竟是什么让他们成为当仁不让的当红炸子猴？我们就要从什么是克隆技术谈起了。
○生物圈新晋网红：中中和华华。| 图片来源：中科院孙强和蒲慕明
什么是克隆技术？
从广泛的意义上来说，克隆指的是制造两个或多个完全相同的个体。许多人是从克隆羊多莉开始了解到克隆技术的，但实际上，克隆现象广泛的存在于自然界之中，同卵双胞胎便是一个例子。在实验室里的“人造克隆”，则主要依靠两种技术手段：
I、人造双（多）胞胎
受精卵在其早期分裂的时期（通常在卵子授精的第一天），有时会自然地分离为两个或多个胚胎，这些分离开来的胚胎走上各自独立发育的道路，最终各自形成独立的生物个体。这就是双（多）胞胎的由来。人造双（多）胞胎克隆技术利用相同的原理，在培养皿中人为地把发育早期的胚胎分离成多个，再分别发育，得到与受精卵相同的克隆体。这是一种相对简单的实验技术。但其局限性也十分明显，比如必须依赖受精卵的形成，人工分离的时间窗口短，还有早期胚胎细胞数目很少不能无限制的分离克隆等等。
II、体细胞核转移
于此相比，体细胞核转移技术则不受实验材料来源的限制，一个生物体上的细胞数量之多，虽不可谓“取之不尽用之不竭”，也可算是不可胜计了。另外时间上也要灵活的多，不必依赖受精卵的产生。因此意义更为重大。轰动一时的克隆羊多莉，还有这次的中中，华华就是利用此技术诞生的。
体细胞核转移技术原理的关键在于一个细胞的中最重要的细胞器之一——细胞核。细胞核是一个细胞中含有遗传物质（DNA) 的部位，它对于一个细胞的功能形态，生长代谢有着至高无上的指导作用。细胞核内的DNA储存着有关于这个生物的全部信息，可以说得到了细胞核，便得到了复制这个生物所需的蓝图。
那么“体细胞”又是指什么呢？这里的体细胞主要指生物个体内除了精子和卵子的细胞。一个生物体内的所有细胞都含有相同的DNA序列。也就是说体细胞的细胞核与受精卵的细胞核在遗传信息的内容上没有本质区别。体细胞的细胞核也可以在适当的条件下代替受精卵的细胞核来指导胚胎的生长发育长成一个成熟的个体。这便是克隆的理论基础。
为了制造克隆猴，研究人员需要把一只成体猴体细胞的细胞核取出来，再把母猴卵细胞的细胞核弃之不用，反而将成体细胞核转移进去。经过精密的调整以后，具有新细胞核的卵细胞变得好像一个全新的受精卵。这个“人造受精卵”被植入代孕母亲体内，在其中生长发育，直到克隆猴宝宝的出生。
○ 如何用体细胞核转移克隆一只灵长类动物。| 图片来源：The Telegraph
那么克隆猴宝宝究竟与自然受精产生的猴宝宝有什么不同呢？自然情况下产生的受精卵是由卵子和精子结合而成的，具有一半来自父亲一半来自母亲的遗传信息，猴宝宝长得既像爸爸又像妈妈。而克隆猴宝宝的遗传信息则全部来自于体细胞核的捐献猴，结果自然是和这名捐献猴长得一模一样。也就是这名捐献猴的克隆体。
从克隆羊到克隆猴，为何历经了这么久？
克隆的原理说起来简单做起来难。体细胞和受精卵的DNA序列虽然相同，但带有的化学标记却截然不同。这些附加在DNA或者与之紧密缠绕的组蛋白上的化学标记叫做表观遗传标记。通过它们，细胞便能在不改变DNA序列的情况下控制基因的开关。在精卵结合的过程中DNA上的表观遗传标记被“重新设置”到一个比较原始的状态，以便在胚胎分化成各组织器官的过程中控制基因的表达。而克隆猴的一个重大难点就是体细胞DNA表观遗传的不完全重置，体细胞核在被放入卵细胞后仍“忘不掉”自己原来的化学标记，自然没办法在自己崭新的岗位上发挥作用。这次的中中、华华的成功诞生，很大程度上要归功于研究人员引入的表观遗传调节剂，这些调节剂好像一碗“孟婆汤”，擦掉了体细胞核基因上的部分关键表观遗传修饰，从此没有“前世”，只有“今生”，乖乖地待在卵细胞内指导胚胎的发育。
除此之外，各种具体技术操作性的难题也要一一化解。根据此研究项目的领导者之一的孙强的介绍，从去核到融合，每一步都经过了千百次的练习才将对细胞的伤害降低到最小。克隆猴的技术突破，实在是建立在熟能生巧，坚持不懈的基础上的。
意义在哪？
此次体细胞克隆猴的技术突破意义重大，主要在于极大地增加了利用非人灵长类动物作为实验模型的可能性。
目前百分之九十五的基础科学研究和药物研发，都在使用小鼠作为实验模型。但无法回避的事实是小鼠无论在解剖结构还是生理特性都与人类相差巨大。这种差异在脑科学的研究方面更是显而易见——鼠脑与人脑在复杂程度上实在不可同日而语。在这个方面，利用与人类更为接近的猴子作为实验对象就要理想的多。但是在原有的技术条件下，不同实验猴的遗传背景非常复杂而且很难控制，个体差异很大，因此加大了实验的难度。克隆猴遗传背景相同，缩小了实验组和对照组的差异和干扰，有助于提高实验效果、缩小实验样本。
近些年CRISPR-Cas9技术的突破性进展，几乎已经把基因编辑提高到了一个只有想不到，没有做不到的程度。这对于克隆猴无异于如虎添翼，有助于疾病模型的尽快的建立。我国在这一领域的技术突破，给国内的生物医药行业的发展创造了机遇。据中科院刊报道，科学家们已试图在克隆猴的技术基础上建立非人灵长类动物模型研发基地和产业链。开发克隆猴品系，向全球科研和医药公司出售基因编辑猴品种。主要用于神经疾病方面的研究以及免疫缺陷，肿瘤等。
不可忽视的是，实验用猴费用高昂，并非每个实验室都负担的起。并且猴子繁殖力低，传代时间长，一只幼猴从性成熟到怀孕生育要几年的时间。体细胞克隆猴虽然大大缩短了得到时间（一年之内）， 但是取卵成本高，克隆成功率低，估计短时间内并不会取代小鼠作为科研界第一模式生物的地位。优化克隆技术，提高成功率，还要对表观遗传做进一步的研究是目前最紧要的任务。期待萌萌的克隆猴能为科学研究做出更大的贡献，再次刷爆朋友圈呀！
○“咬手”以盼！ | 图片来源：中科院孙强和蒲慕明
撰文：李萌（剑桥大学生物化学博士）
参考链接：
http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30057-6
https://www.nature.com/articles/d41586-018-01027-z
http://learn.genetics.utah.edu/content/cloning/
http://www.cas.cn/yw/201801/t20180125_4633576.shtml
发表于 2018-5-18 20:28
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