克隆新技术
中国科学院发育生物学研究所副研究员周琪与法国国家农艺学研究所两位专家紧密合作,发明了一种简单高效的成年动物体细胞克隆新技术,并利用它成功地培育出克隆鼠。这一成果最近发表在英国《克隆》杂志上,并获得培育“多利羊”的英国科学家威尔莫特的高度评价。
目前的克隆技术需要把供体动物细胞中含有遗传物质的细胞核植入去核的卵细胞中,并使两者融合,使融合体分裂发育成克隆动物。这一过程通常需要一个由脉冲控制的吸管将细胞核吸出并植入去核的卵细胞中,而这个操作过程非常容易使细胞核及卵细胞受损,造成克隆成功率低和克隆实验难以重复的局面。中法研究人员合作发明的这种简便方法名为“损伤切除术”,简单地说,就是利用显微操作技术,将植入过程中在卵细胞膜上造成的破损结构切除,它既不需要使用培育多利羊的电融合方法,也不需要使用脉冲装置,便可高效地在不对卵细胞核染色的情况下去除卵细胞核,并直接将供体细胞核注入到去核卵细胞中,这样使克隆胚胎受到的损害降至最小,使克隆鼠重复实验成为可能。
身兼《克隆》杂志主编的威尔莫特博士对中法研究人员的这项发明评论说:“许多试图重复克隆鼠的实验均遭失败,因此这篇文章也许应该堪称为此领域至今所发表的最重要的一篇文章。”
据这项技术的主要发明者中方研究人员周琪介绍,此篇文章发表后,两国研究人员又在很短的时间里进一步改进了这项技术,除进一步提高了成年动物体细胞克隆的成功率外,还使胚胎干细胞克隆鼠胚胎的体外发育率从20-30%提高到50-80%。供体细胞核与去核卵细胞融合后需初步发育形成胚胎后才能植入代孕动物的子宫内。目前,中法合作的第一只胚胎干细胞克隆小鼠也已出世,为表达对这位出生于中国哈尔滨的中方科学家的敬意,法国国家农艺学研究所已经正式决定将这只小鼠命名为“哈尔滨”。
胚胎干细胞是一种很特殊的细胞,它可以发育成各种组织,形成肌肉、神经等,它不但可以很方便地保存,而且可以在体外很稳定地培养,并由一个细胞繁殖出大量的细胞。研究人员表示,这项新技术同时提高了体细胞和胚胎干细胞克隆的成功率,它对促进克隆技术研究,发展替代器官移植和细胞移植疗法将发挥非常重要的作用。
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人类胚胎干细胞研究和治疗性克隆
细胞在分化过程中往往由于高度分化而完全失去了再分裂的能力,最终衰老死亡。机体在发展适应过程中为了弥补这一不足,保留了一部分未分化的原始细胞,称之为干细胞。一旦需要,这些干细胞可按照发育途径通过分裂而产生分化细胞。
按分化潜能的大小,干细胞基本上可分为三种类型:一类是全能干细胞,它具有形成完整个体的分化潜能。胚胎干细胞就属于此类,它具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力,可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型,从而可以进一步形成机体的任何组织或器官。第二类是多能干细胞,它具有分化出多种细胞组织的潜能,但却失去了发育成完整个体的能力。第三类称为专能干细胞,只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。
利用多能或专能干细胞培育人体细胞和组织的研究已经取得了一定成果,但利用前景更广阔的,还是分化能力最强的全能干细胞。目前全能干细胞只能通过胚胎获取。受精卵在分裂期的早期、尚未植入子宫之前,会形成一个称为囊胚的结构,它由大约140个左右的细胞组成。在囊胚内部的一端,有一个“内细胞群”,这个细胞群便是具有全部分化能力的胚胎干细胞集合。如果能将它们取出,做成细胞悬液,在体外进行培养,就可以通过改变体外培养条件来探索胚胎干细胞向不同组织细胞分化的规律,对揭开人体的个体发育之谜具有极其重要的理论意义。此外,如果能够源源不断地获得胚胎干细胞,就可以在体外诱导产生不同的组织细胞甚至器官供移植用,因而在临床实践上也有广阔的应用前景。
人类胚胎干细胞研究在许多国家都受到限制。美国禁止利用联邦资金进行这类研究,但对私人资金并不限制,因此这方面研究走在世界前列。1998年11月,美国威斯康星大学等机构的科学家在美国《科学》杂志上发表报告说,他们成功地利用人类胚胎组织分离培育出胚胎干细胞,它们能在体外不断生长、增殖,具有很强的分化潜力。这一突破性进展引起了各国科学家的关注,也引发了伦理、道德、宗教、法律等方面的激烈争议。1999年,人类干细胞研究进展被美国《科学》杂志评为当年世界十大科学成就之首。
在体细胞克隆技术出现之前,科学家只能通过流产、死产或人工授精的人类胚胎获取干细胞进行研究。克隆羊多利的问世,意味着人们可以通过体细胞克隆出人类胚胎,这将使获取干细胞更为容易。医生可以从病人身上取下体细胞进行克隆,使形成的囊胚发育6至7天,然后从中提取干细胞,培育出遗传特征与病人完全吻合的细胞、组织或器官,如果向提供细胞的病人移植这些组织器官,这就是所谓“治疗性克隆”。目前人造器官仍然存在许多问题,可供移植的器官极度匮乏而且会有排异反应,如果治疗性
克隆研究取得成功,病人将可以轻易地获得与自己完全合适的移植器官,不会产生排异反应。届时,血细胞、脑细胞、骨骼和内脏都将可以更换,这给患白血病、帕金森氏症、心脏病和癌症等疾病的患者带来生的希望。
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克隆人今年真要出世?
不管支持也好,反对也罢,克隆人在这个世界进入新世纪之后似乎正款款向人类走来。继去年克隆人还只限于各种传言之后,新世纪开始没多久,意美权威科学家相继宣布携手共同展开克隆人的努力,英国政府也解除了克隆人类最初级胚胎的禁令,从而打开了一个神秘的克隆人的禁区。
地中海神秘国家大开绿灯
美意科学家竞相克隆人
-地中海神秘国家已为意大利科学家克隆人开了绿灯
意大利著名的人工生育权威塞韦里诺-安蒂诺教授三天前突然抛出一条令全世界震惊的消息:他计划克隆出世界第一个克隆人,从而使那些丈夫不育而妻子又不愿意接受陌生男人精子进行人工受孕的夫妇有机会养育真正属于自己的孩子!
几天来已经成为世界焦点人物的安蒂诺教授1月31日在其开设在罗马距离梵蒂冈仅一步之遥的私人诊所里接受记者采访时明确表示,他所说的克隆人的计划绝非是遥不可及的梦想,而是近在咫尺的事:一个他不想透露名字的地中海某国政府已经为他克隆人大开绿灯,他本人和来自世界各国的科学家们将于今年某个时候赴该国进行首例克隆人的手术!
-克隆人计划第一步,寻找愿意被克隆的对象,条件几近苛刻
安蒂诺教授进一步透露他克隆人计划的第一步———寻找愿意被克隆的对象。
目前他已经找到愿意被克隆的10对夫妇,但考虑到手术成功率的因素,他和同伴们还将继续寻求50多对愿意被克隆的夫妇。当然了,安蒂诺教授挑选想被克隆的夫妇有着异常苛刻的条件———首先是他们必须有相当的知识和社会层次,确保克隆孩子出生后有一个相对稳定的成长和受教育环境;其次是要求被克隆的夫妇的思想观念要先锋且健康,这意味着完全能够接受并且有勇气顶住克隆人可能给他们造成的思想压力,同时还能够帮助克隆孩子将来正确面对社会可能施加给他或者她的舆论和精神压力;第三是愿意被克隆的夫妇中妻子一方年龄必须不超过35岁,但对丈夫方的年龄没有具体的限定;第四是要求被克隆的夫妇必须是丈夫确确实实完全丧失了生育能力,甚至连精子都产生不了。
安蒂诺教授说:“我们在对愿意被克隆的夫妇进行资格审查的时候,先得问愿意成为未来克隆妈妈的妇女几个至关重要的问题:她的丈夫是否确实连一滴精子都产生不了?是否真的不愿意接受陌生异性的精子?是否真的不喜欢与一个陌生人精子结合的孩子?是否真的愿意成为一个带有她真正爱的男人的基因的婴儿的妈妈?只有得到肯定的答复,并经多方调查确证后,我们才能把他们列为愿意成为被克隆的对象,这是因为我们抱着为自己,为别人,为整个社会负责的态度。”
安蒂诺教授表示,目前入选的10对夫妇中有6对夫妇来自英国,其他四对分别来自美国、奥地利、希腊和日本,他欢迎更多符合条件愿意被克隆的夫妇前来与其合作,特别欢迎来自英国的夫妇。
安蒂诺教授表示:“我觉得英国夫妇的观念比较先锋,就以我开的诊所顾客为例,每年都能接到80余对要求我为他们实施人工代孕手术的英国夫妇,不过,我们第一保证的是这些参加我们克隆人计划的夫妇的动机一定要纯。我曾经碰到一个英国妇女,她向我表示愿意出大价钱替她克隆死去的儿子,我断然拒绝了。像这样想法怪异的人想克隆的话,连门都没有!”
安蒂诺教授再三强调参加克隆人计划最重要的条件时说:“动机!现在已被接受为克隆人计划的10对夫妇中,有一对是真情相爱二十年一直想要孩子却又要不上的夫妇;另一对恩爱夫妻中,丈夫的性器官在一次车祸中永远失去了,但他们仍然十年相爱如初!”
-克隆人计划第二步:具体技术操作,挑选合作伙伴
安蒂诺教授透露克隆人计划的第二步就是具体的技术操作:安蒂诺教授和他的科研小组将从被克隆的丈夫背上或者手上皮肤内取出一个细胞,取出其细胞核,同时从他妻子的卵巢里取出一个成熟的卵子,销毁其细胞核,接着把丈夫的细胞核注入妻子的卵细胞内,同时通过电流来激活这个新的细胞结合体,使全新概念的卵细胞就跟自然发育起来的一样,然后把这个全新的卵细胞移回到妻子的卵巢内。对于技术操作的成功率,安蒂诺教授显得相当自信,因为他已经把这项技术在老鼠、兔子和牛的身上进行过实验,成功率为5%,这在克隆技术来说已经是非常不容易的了。
安蒂诺教授在谈到他的合作伙伴的时候相当满意,他告诉记者说,参加他克隆人计划的科学家分别来自美国和日本,当然他还希望能招到英国的科学家。安蒂诺说:“一些英国科学家已经向我表示他们愿意参加克隆人的工作,当然了,在这里我不便说出他们的名字。”对于克隆人成功后可能面临的社会压力问题,安蒂诺教授表示他已经考虑过,因为在他长达32年的人工受孕研究中,他常常跟科学界的同行和社会发生冲突,对此,他已经习以为常了。
-美国科学家为克隆人计划摇旗助威
安蒂诺教授出于保护其合作伙伴的考虑并没有具体点名指出参加他克隆人计划的美日科学家的名字,倒是参加克隆人计划的美国科学家按捺不住地跳将出来,为克隆人计划摇旗呐喊以示助威,并且进一步透露年内克隆人的详细情况。
帕纳蒂斯.扎沃斯是美国肯塔基生育药品中心、美国移植研究所、列克星敦人工生育技术中心著名的研究人员。虽说扎沃斯年仅25岁,但在人工生育方面却是一个老到并且很有成果的权威。他就是意大利安蒂诺教授进行克隆人计划的最重要的合作伙伴。
扎沃斯在列克星敦召开的国际克隆技术会议上十分坚决地表示:“不管说克隆人技术是革命技术也好,说它是一项十分荒唐的技术也罢,反正克隆技术已经成为事实,我们的克隆人的尝试必将进行下去。既然魔鬼已经出瓶,那么我们就要学会怎么去控制它,这就是我们的本意。我们将进行的克隆人的努力是国际社会间最最认真的尝试。我也知道其他的个别组织在我们之前已经开始进行克隆人的尝试,但他们缺乏强有力的支持。”
扎沃斯还证实了安蒂诺克隆人计划的细节,甚至还进一步透露说,在安蒂诺选中的参加克隆人努力的10对夫妇中有一对是美国夫妇,安蒂诺教授所说的丈夫在车祸中失去生殖器官的夫妇就是这对美国夫妻。按照参加克隆人计划的科学家们达成的共识,今年3月所有参加这一具有划时代意义的科学计划的各国科学家们将在罗马举行一次会议,他们届时甚至还准备邀请梵蒂冈的一名红衣主教参加此次会议。至于克隆人的整个过程将在地中海一个现在不能透露名字的国家进行。
扎沃斯对即将开始的克隆人计划充满了信心,他告诉记者说:“我们已经对克隆技术有了成熟的认识,我们能够培育出胚胎,我们能够进行基因的识别,所以我们克隆人的技术一切尽在掌握中!当然了,克隆人并非举手抬足之易事,保持基因信息的稳定是至关重要的,我们现在要克隆的是一个人,而不是一只羊,相信我们大家谁也不想克隆出一个古怪来,所以请大家放心,我们一定会做好克隆人的工作的。”
-英国首先突破禁区
尽管自1997年英国科学家成功克隆出世界第一只克隆生物“多莉”羊以来,世界各国的科学家先后成功克隆出老鼠和牛,但国际社会科学界、政治界和宗教界内反对克隆人的声音占了绝对的主流。
不过,一向被国际社会视为“保守”的英国人却在新世纪开始没多久做出了一个让大家目瞪口呆的姿态:英国下院居然立法允许英国科学家进行克隆人类胚胎的实验,从而使英国成为世界上第一个允许科研机构和人员进行人体胚胎克隆的国家。
根据这项1月31日在英国正式生效的新法律规定,英国科研机构可以克隆初期的人类胚胎,这些胚胎可以发育成人体任何部位的细胞。不过,这项新法律规定,克隆出的这些人体胚胎发育14天后必须被销毁,至于克隆一个婴儿的话仍属违法行为。英国下院科学与技术委员会主席、英国著名的生育专家温斯顿爵士十分赞成刚刚通过的新法律,他表示:“这项新法律的通过意味着许多患了重病的人将因此获救,因为进行人类初期胚胎克隆的真正目的是为了进行科研,以便人类更好地了解各种致命的疾病。”英国下院这次通过的新法律说明英国各界对克隆技术,尤其是克隆人,或者更具体说克隆人体器官态度的巨大变化。
1990年,英国政府通过的《人类生育与胚胎法案》中明令限制用人类的胚胎进行医疗研究,只有在极其严格的情况下可以对捐赠的胚胎进行研究,比如说研究出生率下降或者不育课题时。而新通过的法律则允许科学家通过研究人类的胚胎,洞察细胞的奥秘,必然导致一些堪称革命性药物的出现,从而为人类治愈诸如“帕金森综合症”这样的绝症闯出一条新路。
英国科学家们甚至向人们展示了一个绝妙的未来:医生们可以任意修补被“帕金森综合症”杀死的人脑细胞;可以用培植出来的皮肤再造被严重烧伤的人体表面等等,并且绝对不存在现在人体器官移植中存在最可怕的排斥问题。或许这种前景实在是太美妙了,以至于有人提出反对该法案的修正案的时候被212票对92票的一边倒的优势一次否决了。
-反对克隆之声依然强大
然而,反对克隆人,甚至克隆人胚胎和进行人类干细胞研究的呼声依然十分强大。在美国,尽管美国科学家们拥有跟英国同行一样先进的克隆技术,甚至在1999年的时候还是世界上第一个成功分离出人类干细胞的国家,但任何的美国政府机构都对克隆人胚胎技术十分顾忌,绝不敢越雷池半步。
专门跟踪世界范围内克隆人或者克隆人类胚胎技术发展的美国宾夕法尼亚大学生物学教授、《美国生物学月刊》主编格伦-麦吉分析说:“美国政府科学机构之所以对克隆人,甚至克隆人胚胎技术避之不及,主要是因为美国出于对宗教势力政治影响的担心,没有任何一位国会议员胆敢向美国国会生物顾问委员会提出过进行克隆人或者人类干细胞的克隆研究。
另外,美国的反堕胎组织的势力实在是太强大了,没有哪位美国政客或者政府机构敢跟这个势力作对。所以,在美国确实也有人进行克隆人或者干细胞的研究,但那都是私营科研机构或者个别科学家进行的。如果这种情况继续进行下去的话,相信从事克隆人或者干细胞研究的美国科学家迟早会全部跑到伦敦去的。”
在意大利,罗马天主教早在1994年安蒂诺教授运用人工授精技术让一位62岁的老太太怀孕生子时就猛烈抨击是“令人恐怖且丑恶的做法”;许多科学家们也对安蒂诺教授急于克隆人的做法不敢苟同,他们认为克隆人完全没有必要,因为精子、卵子捐赠和其他手术完全可以实现生儿育女的愿望。意大利本国的媒体更是把这件事给炒翻了天,其中绝大多数的报道是坚决反对安蒂诺教授进行克隆人的计划。
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造人不用克隆
在克隆十分火爆的今天,大家似乎把人造器官给淡忘了,几个日本科学家的研究成果再次引起了世人的注意:他们发明了一种被他们称为“能够再造人”的新技术。但现在“造人”还仍然是科幻阶段,新的人造器官技术只可以应用于人体的某些组织。
这项新技术是由日本东京大学的陈国平(音译)和他的同事们共同开发的。他们主要是开发出了一种新型的物质,这种物质能够给组织的再生提供良好的条件。用这种物质做成立体的框架,人体细胞在上面生长,并且能够自我组织成必要的形状及组织结构,这个过程就像我们的骨架为我们自身形体提供支持一样。生长完成之后,那些支架就逐渐降解,最后只留下长成的组织。
实际上用支架的技术并不算新,世界上都在使用它作为人造组织的基础。但陈国平领导的研究人员把两种现有的支架技术普通聚合胶原质和合成聚合网结合在了一起。因为两者单独使用的话都有缺点,胶原质十分脆弱,而合成聚合体的表面又不利于细胞的生长,两者结合在一起就能取长补短。陈先生的研究小组使用了一种全新的方法,他们把聚合体网和胶原质海绵混合在一起,海绵在聚合体网眼的里边又形成了第二道网以增加整体结构的强度。这种做法既简单又有独创性,以前谁也没有想到过。这种结合体几乎和一般的聚合网的强度一样,但又比单独使用原胶质海绵更加有弹性。
虽然现在他们还不能造可以伸缩、转动的眼睛以及可以托举东西的前臂,但所掌握的技术已可以培养人造皮肤、血管,甚至某些最重要的生命器官。现在能够实际应用的只有人造皮肤,尽管心脏瓣膜、骨头和肺的组织已经在实验室里培养成功,但是实验室里的成功并不意味着临床应用的成功,因为人体环境要远远比实验室的环境复杂得多。到底临床效果如何,只有在大量应用过之后才知道。相信这种技术的前景是十分光明的。
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可变的伦理 不变的真理
英国众议院以超过三分之二的压倒多数票通过一项法案,允许科学家克隆人类早期胚胎,并从中提取干细胞进行研究。这无疑扔出一颗集科学、伦理、宗教、法律等诸多问题于一身的炸弹,在英国引起各界人士的密切关注。
根据设想,科学家将采用体细胞克隆技术,利用人的体细胞克隆出早期胚胎,使它在实验室里发育6到7天,然后阻止它继续发育,从中提取胚胎干细胞。这种细胞具备分化成人体各种细胞的能力,利用它有可能在体外培育出与提供细胞的病人遗传特征完全相同的细胞、组织或器官,例如骨髓、脑细胞、心肌甚至肝、肾等,它们可被用于治疗白血病、帕金森氏症、心脏病和器官衰竭等疾病,这将同时解决器官移植的两大难题——排异反应和供体器官严重缺乏。干细胞研究巨大的医学价值不言而喻,因此它能在美国《科学》杂志评选的1999年世界十大科学成果中位列第一。
支持这一法案的人士认为,这项研究的价值还不仅仅在它的实用方面,在体外培养胚胎干细胞、观察它在不同环境下的生长,将有助于了解一个人类受精卵如何精确地分化发育出各种完全不同的细胞、组织和器官,最终成为一个完整的人。生命个体发育中的调控,生命起源与意识产生并列为生命科学的三大难题,因此通过观察胚胎干细胞在体外的生长过程,弄清上述问题具有特殊的重要意义,它可使人类不再用宗教迷信的眼光来认识生命、认识自身。
英国一些人士反对克隆人类早期胚胎,主要出于两点理由。其一是,即使仅仅发育了几天的人类早期胚胎也是神圣不可侵犯的生命,只为了获取一些有用的细胞而创造一个生命再毁灭它,是不合伦理道德的。第二个理由是,
克隆人类早期胚胎成为合法行为,意味着对克隆人的管制放松,促使克隆人的出现。
但支持这项研究的科学家和政府人士则认为,一个仅由百来个细胞组成的早期胚胎不能算是一个“人”,其神经组织还远未发育出来,没有知觉更没有意识,并不存在根本性的伦理问题。而且,克隆早期胚胎与克隆完整的人类个体并无直接联系,如果进行严格管制,完全可以避免
克隆人的出现。
近几年来,随着科技特别是生物技术的发展,一种反科学的情绪也在英国滋长,主要表现为反对克隆人类早期胚胎、反对转基因食品、反对利用动物进行医学试验等。今年11月,英国首相布莱尔在欧洲生物科学会议上发表讲话说,必须警惕这种反科学思潮,英国政府将对有争议的科研领域进行严格管理,但也会顶住压力保障科研的正常进行,保持英国生物技术在欧洲的领先地位。英国众议院通过关于克隆人类早期胚胎的提案,再次明确传达出一个强烈信号:伦理方面的争议归争议,英国政府和立法机构不会因此在对本国科技经济发展有重大利益的问题上缩手缩脚,而是要充分利用新科技为本国发展服务,同时采用严格管理措施防止其负面影响。
一些人士指出,人类的伦理是可变的,在某一时期完全不合伦理的行为,随着思想和科技的进步,可能变成非常自然的事。输血技术刚刚发展起来的时候,有人进行抨击,至今在一些西方国家仍有人拒绝接受输血治疗。但是,没有人能否认,输血技术挽救了成千上万的生命。第一位试管婴儿路易丝?布朗于1978年在英国出生时,也引起了极大的伦理争议,而现在全世界试管婴儿已经超过30万例。一些重大的科技进步,在诞生时有人诅咒、有人恐惧,但这一进步是否被人类所接受,最终取决于它是否有益于人类的福祉,而不在于是否合乎当时的伦理道德和法律条款。不断探求事物的客观规律、利用科学技术为人类创造更美好的生活,这才是人类所追求的真理。
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