克隆羊多莉

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更新時間: 2013-09-03

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1997年2月22日, 英國生物遺傳學家維爾穆特成功地克隆出了一隻羊。克隆羊「多莉」的誕生震驚了世界。克隆是英語Clone的音譯,指人工誘導的無性繁殖。動物克隆試驗的成功在細胞工程方面具有劃時代的意義。

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1 克隆羊多莉 -資料

克隆羊多莉克隆羊多莉

創造者:伊恩·維爾穆特及其領導的小組
基因父親:無
基因母親:一隻芬蘭多塞特白面綿羊
線粒體母親:一隻蘇格蘭黑臉羊
生育母親:另一隻蘇格蘭黑臉羊
子女:生育6名,存活5名
1997年2月27日的英國《自然》雜誌報道了一項震驚世界的研究成果:1996年7月5日,英國愛丁堡羅斯林研究所(Roslin)的伊恩·維爾穆特(Wilmut)領導的一個科研小組,利用克隆技術培育出一隻小母羊。這是世界上第一隻用已經分化的成熟的體細胞(乳腺細胞)克隆出的羊。克隆羊多莉的誕生,引發了世界範圍內關於動物克隆技術的熱烈爭論。它被美國《科學》雜誌評為1997年世界十大科技進步的第一項,也是當年最引人注目的國際新聞之一。科學家們普遍認為,多莉的誕生標誌著生物技術新時代來臨。繼多莉出現后,克隆,這個以前只在科學研究領域出現的術語變得廣為人知。克隆豬、克隆猴、克隆牛……紛紛問世,似乎一夜之間,克隆時代已來到人們眼前。

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2 克隆羊多莉 -誕生

在培育多莉的過程中,科學家採用體細胞克隆技術,主要分四個步驟進行:

①從一隻六歲雌性的芬蘭多塞特(Finn Dorset)白面綿羊(稱之為A)的乳腺中取出乳腺細胞,將其放入低濃度的培養液中,細胞逐漸停止分裂,此細胞稱之為供體細胞。

②從一頭蘇格蘭黑面母綿羊(稱之為B)的卵巢中取出未受精的卵細胞,並立即將細胞核除去,留下一個無核的卵細胞,此細胞稱之為受體細胞。

③利用電脈衝方法,使供體細胞和受體細胞融合,最後形成融合細胞。電脈衝可以產生類似於自然受精過程中的一系列反應,使融合細胞也能像受精卵一樣進行細胞分裂、分化,從而形成胚胎細胞。
 
④將胚胎細胞轉移到另一隻蘇格蘭黑面母綿羊(稱之為C)的子宮內,胚胎細胞進一步分化和發育,最後形成小綿羊多莉。

換言之,多莉有三個母親:它的「基因母親」是芬蘭多塞特白面母綿羊(A);科學家取這頭綿羊的乳腺細胞,將其細胞核移植到第二個「借卵母親」—— 一個剔除細胞核的蘇格蘭黑臉羊(B)的卵子中,使之融合、分裂、發育成胚胎;然後移植到第三頭羊(C)——「代孕母親」子宮內發育形成多莉。

從理論上講,多莉繼承了提供體細胞的那隻綿羊(A)的遺傳特徵,它是一隻白臉羊,而不是黑臉羊。分子生物學的測定也表明,它與提供細胞核的那頭羊,有完全相同的遺傳物質(確切地說,是完全相同的細胞核遺傳物質。還有極少量的遺傳物質存在於細胞質的線粒體中,遺傳自提供卵母細胞的受體),它們就像是一對隔了6年的雙胞胎。

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3 克隆羊多莉 -早夭

2003年2月,獸醫檢查發現多莉患有嚴重的進行性肺病,這種病在目前還是不治之症,於是研究人員對它實施了安樂死。據羅斯林研究所透露,在被確診之前,多莉已經不停地咳嗽了一個星期。多莉的屍體被製成標本,存放在蘇格蘭國家博物館。

綿羊通常能活12年左右,而多莉只活了6歲,它的早夭再次引起了人們對克隆動物是否會早衰的擔憂。克隆動物的年齡到底是從0歲開始計算,還是從被克隆動物的年齡開始累積計算,還是從兩者之間的某個年齡開始計算?就多莉本身而言,它剛一出生時是6歲還是0歲或者是中間的某個歲數,這是一個很難回答的問題。正值壯年的多莉死於肺部感染,而這是一種老年綿羊的常見疾病。據維爾穆特透露,以前多莉還被查出患有關節炎,這也是一種老年綿羊的常見疾病。

多莉的早夭有三種可能性:
①克隆動物確實存在早衰現象,它們從一出生起身體的衰老程度就類似於被克隆個體,所以它們的壽命被縮短。就多莉事件而言,數字上也比較符合這個推測。但是克隆動物是否存在不可避免的早衰問題,還缺乏有力的證據,根據以後許多克隆實驗表明,早衰問題並不普遍。

②克隆技術過程中的一些物理化學傷害導致了多莉的健康隱患,使得它容易患病。克隆動物的健康問題十分普遍,就世界各地的報道來看,克隆動物畸形、流產等等的幾率是相當高的。

③第三種,多莉屬於普通患病死亡。關節炎和肺部感染是綿羊的常見疾病,特別是對於室內飼養的綿羊來說患病的可能更大。

總之很難得出一個確切的結論,多莉的死可能反映了克隆動物的普遍規律,也可能只是一個個案。

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4 克隆羊多莉 -理論意義

與以往的胚胎移植培養不同,維爾穆特從6歲母羊乳腺細胞建立的細胞系培育出世界上第一隻用成體細胞發育成的哺乳動物,具有深遠的意義。

①多莉的誕生證明高度分化成熟的哺乳動物乳腺細胞,仍具有全能性,還能像胚胎細胞一樣完整地保存遺傳信息,這些遺傳信息在母體發育過程中並沒有發生不可回復的改變,還能完全恢復到早期胚胎細胞狀態。最終仍能發育成與核供體成體完全相同的個體。以往的遺傳學認為,哺乳動物體細胞的功能是高度分化了的,不可能重新發育成新個體。與這一理論相反,多莉終於被克隆出來了。它的誕生推翻了形成了上百年的上述理論,實現了遺傳學的重大突破,為開發新的哺乳動物基因操作提供了動力,是一個了不起的進步。
   
②成功地找到了供體核與受體卵細胞質更加相容的方法。過去對高度分化細胞的核移植不能成功的原因,是供體核與受體卵細胞周期的不兼容性,因而發生染色體異常、細胞核可能發生額外的DNA複製和早熟染色體聚合成非整倍體或者發生異常。克隆多莉的實驗解決了高度分化了的體細胞核移植成功的關鍵性技術,居於世界領先地位。

③以往用於基因移植的方法比較原始的,僅能插入一個基因並且很不精確。而克隆多莉方法可使移植的細胞在成為核供體之前誘發精確的遺傳變化,又能精確地植入基因。然後選擇技術幫助準確地挑選出那些產生令人滿意變化的母細胞來作為核供體,這樣就能用同一個體的許多細胞繁殖出遺傳表現完全相同的動物個體。

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5 克隆羊多莉 -實踐意義

①應用克隆技術,繁殖優良物種。常規育種周期長還無法保證100%的純度;用克隆這種無性繁殖,就能從同一個體中複製出大量完全相同的純正品種,且花時少、選育的品種性狀穩定,不再分離。
   
②建造動物藥廠,製造藥物蛋白。利用轉基因技術將藥物蛋白基因轉移到動物中並使之在乳腺中表達,產生含有藥物蛋白的乳汁,並利用克隆技術繁殖這種轉基因動物,大量製造藥物蛋白。
   
③建立實驗動物模型,探索人類發病規律。
   
④克隆異種純系動物,提供移植器官。採用克隆技術,可先把人體相關基因轉移到純系豬中,再用克隆技術把帶有人類基因的特種豬大量繁殖產生大量適用器官,且能同時改變器官的細胞表面攜帶人體蛋白和糖分特性,當豬的器官植入病人體內時,免疫排異反應減弱,成功率提高,用起來也更加安全。
   
⑤拯救瀕危動物,保護生態平衡。克隆技術的應用可望人為地調節自然動物群體的興衰,使之達到平衡發展。

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6 克隆羊多莉 -引起的反響

1997年2月英國羅斯林研究所維爾穆特博士科研組公布體細胞克隆羊「多莉」培育成功之前,胚胎細胞核移植技術已經有了很大的發展。實際上,「多莉」的克隆在核移植技術上沿襲了胚胎細胞核移植的全部過程,但這並不能減低「多莉」的重大意義,因為它是世界上第一例經體細胞核移植出生的動物,是克隆技術領域研究的巨大突破。

這一巨大進展意味著:在理論上證明了,同植物細胞一樣,分化了的動物細胞核也具有全能性,在分化過程中細胞核中的遺傳物質沒有不可逆變化;在實踐上證明了,利用體細胞進行動物克隆的技術是可行的,將有無數相同的細胞可用來作為供體進行核移植,並且在與卵細胞相融合前可對這些供體細胞進行一系列複雜的遺傳操作,從而為大規模複製動物優良品種和生產轉基因動物提供了有效方法。   

在理論上,利用同樣方法,人可以複製「克隆人」,這意味著以往科幻小說中的獨裁狂人克隆自己的想法是完全可以實現的。因此,「多莉」的誕生在世界各國科學界、政界乃至宗教界都引起了強烈反響,並引發了一場由克隆人所衍生的道德問題的討論。各國政府有關人士、民間紛紛作出反應:克隆人類有悖於倫理道德。儘管如此,克隆技術的巨大理論意義和實用價值促使科學家們加快了研究的步伐,從而使動物克隆技術的研究與開發進入一個高潮。

7 克隆羊多莉 -重生

克隆羊多莉當初參與克隆「多利」的一名研究人員利用保存下來的組織又克隆出四隻「多利」
世界首隻克隆羊「多利」的誕生和去世都曾引起舉世關注,英國媒體近日又披露說,當初參與克隆「多利」的一名研究人員利用保存下來的組織又克隆出四隻「多利」,它們的基因與原版「利」完全相同,如同「多利」重生且一化為四。

據英國《每日郵報》2010年11月30日報道,這些「多利」已經誕生三年多,但直到它們的擁有者基思坎貝爾最近在一次報告中提及它們才為人所知。坎貝爾是英國羅斯林研究所在1996年克隆「多利」的團隊成員之一,他現在是英國諾丁漢大學教授,克隆出四隻新的「多利」后便把它們放在校園裡作為寵物飼養。

原版「多利」的基因物質來源於一隻母羊的乳腺細胞,當時取樣后剩下的組織一直被冷凍保存,坎貝爾正是利用這些來自同一隻母羊的組織,克隆出四隻新的「多利」,從基因角度看它們與原版「多利」和這隻母羊都完全相同。  
 
坎貝爾說:「"多利"仍然活著並過得不錯,因為從基因上講它們都是"多利"。」他還表示,這些克隆羊的健康狀況都處於密切觀察中,目前它們還沒有表現出「多利」曾患上的關節炎和肺部疾病的癥狀。

由於過去克隆技術不成熟,「多利」先是患上關節炎,2003年又患上難以治癒的肺病,導致研究人員對其實施了安樂死。「多利」曾遭受的這些痛苦,也是不少動物保護者批評克隆動物的原因之一。

坎貝爾表示,克隆技術的日趨成熟是新一批「多利」身體狀況較好的原因,他正在對此進行比較研究,並計劃發表相關論文。他還聲明,他並沒有試圖隱藏這些「多利」的存在,此前已經和一些科學界同行交流過相關信息。

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