經(jīng)過一次淋浴、四次消毒、再換上全封閉式隔離服，終于得以見到兩個(gè)被當(dāng)做明星一樣的小豬：它們?nèi)硌┌?，毛色油光發(fā)亮，正與一群并無血緣關(guān)系的兄弟姐妹奮力爭(zhēng)搶“媽媽”的奶頭。
這兩個(gè)豬頭豬腦、不起眼兒的小不點(diǎn)，是當(dāng)今最前沿科學(xué)研究的結(jié)晶。2007年5月24日，通過克隆技術(shù)，它們降生在天津?qū)氎孀娲N豬場(chǎng)。這是我國科學(xué)家首次成功克隆出“哥廷根小型豬”。
“克隆”的概念我們并不陌生。動(dòng)物克隆，是指通過無性繁殖由一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)和親代遺傳性狀一致，形態(tài)非常相像的動(dòng)物。如用未分化的胚胎細(xì)胞進(jìn)行核移植稱為胚胎細(xì)胞克?。挥锰夯虺錾院髣?dòng)物的細(xì)胞進(jìn)行核移植稱為體細(xì)胞克隆。
進(jìn)行該項(xiàng)研究的中國農(nóng)業(yè)大學(xué)李寧教授帶領(lǐng)的科研小組曾在2005年成功培育出我國第一頭克隆豬。那是一頭我國特有品種——五指山小香豬。當(dāng)時(shí)，科學(xué)家共培養(yǎng)了300個(gè)胚胎，分別移植到3頭母豬的子宮里，結(jié)果只有1頭豬懷孕，它產(chǎn)下了3只小豬，其中僅一只成活。
課題組的李秋艷老師介紹，這次克隆出的哥廷根小型豬原產(chǎn)于德國，是國際公認(rèn)的最佳醫(yī)用模式動(dòng)物之一。中國農(nóng)業(yè)部從1998年開始立項(xiàng)，想引進(jìn)哥廷根醫(yī)用小型豬，但近10年時(shí)間過去，國外仍然禁止出口這種豬。因此，我國的相關(guān)研究也落后于發(fā)達(dá)國家。
為了打破國外的封鎖，科研人員通過合作的方式，從國外實(shí)驗(yàn)室獲得了哥廷根小型豬的體細(xì)胞。具體來說，就是取用豬胎兒皮膚成纖維細(xì)胞，因?yàn)檫@種細(xì)胞具有好獲得、好培養(yǎng)的特點(diǎn)。李老師解釋說，從理論上講，除了成熟的生殖細(xì)胞以外，任何細(xì)胞都含有全套的染色體，都可以用于克隆，具有發(fā)育成一個(gè)完整個(gè)體的潛力。
有了提供遺傳物質(zhì)的供體細(xì)胞，還需要提供營養(yǎng)的卵母細(xì)胞。“這就像種地，有了種子，你得找一塊地把它種上去?！崩罾蠋熜χ扔?。
在研究中，作為核受體的卵母細(xì)胞來自屠宰場(chǎng)，因?yàn)槌杀镜土?、采集方便?？蒲腥藛T從性成熟前的年輕母豬體內(nèi)采集尚未成熟的卵母細(xì)胞，經(jīng)過體外成熟培養(yǎng)后，把它的遺傳物質(zhì)去掉，然后把供體細(xì)胞注射進(jìn)卵母細(xì)胞的卵周隙中。然后，通過一個(gè)融合儀，讓供體細(xì)胞和卵母細(xì)胞融合為一體。再經(jīng)過激活處理，它就開始像正常受精卵一樣，發(fā)生卵裂等一系列胚胎發(fā)育過程。如果在囊胚期前把它移植到代孕母豬體內(nèi)，就會(huì)復(fù)制、著床。
目前科學(xué)研究比較成熟的是克隆牛和克隆羊?？寺∝i的難度較高，因?yàn)樨i的卵子對(duì)低溫特別敏感，體外操作時(shí)，室內(nèi)溫度一般不低于26℃，不能偏差太大，否則容易造成卵母細(xì)胞的損傷甚至死亡。不僅如此，卵子在體外成熟需要的時(shí)間也比較長，因此更不容易存活?，F(xiàn)在只有英、日、美、澳、韓、丹麥和中國等少數(shù)幾個(gè)國家獲得過核移植豬。
實(shí)驗(yàn)進(jìn)程在去年一度停滯了近3個(gè)月。實(shí)驗(yàn)人員回憶，那時(shí)，炎熱的夏季剛剛過去，氣候開始變得涼爽。工作人員立即開始恢復(fù)和檢驗(yàn)核移植實(shí)驗(yàn)的卵母細(xì)胞成熟、胚胎構(gòu)建以及培養(yǎng)等體系。卵母細(xì)胞經(jīng)過成熟培養(yǎng)后，研究人員發(fā)現(xiàn)有時(shí)部分卵母細(xì)胞的質(zhì)膜溶解、正常的卵周隙消失，進(jìn)而死亡；即使使用形態(tài)正常的卵母細(xì)胞構(gòu)建的胚胎也發(fā)育不到囊胚期，以為是培養(yǎng)液出了問題，把其中的幾十種成分依此進(jìn)行分析，還是找不到原因?？蒲腥藛T無奈之中換了一家屠宰場(chǎng)取卵母細(xì)胞，問題一下子就解決了。原來是卵巢質(zhì)量差，可能是牲豬在運(yùn)輸過程中的應(yīng)激反應(yīng)對(duì)卵母細(xì)胞造成了損害，從而影響卵母細(xì)胞的壽命以及重構(gòu)胚的發(fā)育潛力。
“現(xiàn)在回過頭去看覺得都不是什么大問題，可當(dāng)時(shí)就是找不到原因?！崩钋锲G笑著感慨，“做科研往往就是這樣，有時(shí)被一個(gè)意想不到的小問題卡住，一旦解決就會(huì)豁然開朗?！?/p>
今年1月29日，研究人員將400枚胚胎移植入兩頭母豬體內(nèi)，其中1頭懷孕，經(jīng)過115天的孕育產(chǎn)下6頭小豬。
記者在豬場(chǎng)看到，雖然兩只小豬血統(tǒng)來自國外，但它們的“代孕母親”卻是一只肥碩的長白母豬。豬媽媽一點(diǎn)也不排斥這兩個(gè)跟自己并不相像的孩子，兩個(gè)小豬在它身上躥上躥下。
盡管是同一母親所生，一窩小豬的血統(tǒng)卻大不相同。除存活下來的兩頭哥廷根小公豬外，還有1頭哥廷根小型豬出生存活12小時(shí)后死亡，1頭哥廷根小型豬出生死亡，兩頭轉(zhuǎn)有綠色熒光蛋白基因的克隆長白豬出生死亡。
有專家評(píng)價(jià)，這是在國際上首次實(shí)現(xiàn)了同一移植受體內(nèi)進(jìn)行不同品種和不同類型克隆胚胎的混合移植。
可惜的是，兩頭轉(zhuǎn)基因小豬，其中一頭生下來就有缺陷，不僅沒有吞咽功能，而且前肢往內(nèi)勾，站立不起來；另一頭雖然發(fā)育正常，但生下來就沒有呼吸和心跳。李秋艷解釋說：“這有可能跟克隆有關(guān)，也可能跟轉(zhuǎn)基因有關(guān)，因?yàn)檗D(zhuǎn)基因豬的發(fā)育異常率比較高，比如瞎眼、瘸腿。如果轉(zhuǎn)入的外源基因插入位點(diǎn)不合適的話，就會(huì)影響某些基因的正常表達(dá)?！?/p>
科學(xué)家們很早就開始嘗試進(jìn)行動(dòng)物克隆的研究。早期的動(dòng)物克隆研究均是用兩棲類和魚類作材料。1962年，英國劍橋大學(xué)的研究人員進(jìn)行了蛙胚胎核移植，獲得成年蛙。我國已故科學(xué)家童第周教授曾于上個(gè)世紀(jì)60~70年代進(jìn)行魚類細(xì)胞核移植工作，獲得屬間和種間移核魚，使我國魚類核移植研究居世界領(lǐng)先水平。
直到20世紀(jì)80年代，哺乳動(dòng)物克隆的研究才逐漸開展起來?，F(xiàn)在，細(xì)胞核移植技術(shù)甚至可以在不同種間實(shí)現(xiàn)。1998年1月，美國科學(xué)家以牛的卵子為受體，成功克隆出豬、牛、羊、鼠和獼猴五種哺乳動(dòng)物的胚胎，雖然這些胚胎都流產(chǎn)了，但它對(duì)異種克隆的可能性作了有益的嘗試。1999年，美國科學(xué)家用牛卵子克隆出珍稀動(dòng)物盤羊的胚胎；我國科學(xué)家也用兔卵子克隆了大熊貓的早期胚胎，這些成果說明克隆技術(shù)有可能成為保護(hù)和拯救瀕危動(dòng)物的一條新途徑。
李秋艷介紹，把克隆技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)結(jié)合起來，是現(xiàn)今的發(fā)展趨勢(shì)。比如把某種疾病基因轉(zhuǎn)入豬的細(xì)胞內(nèi)，再用這個(gè)細(xì)胞構(gòu)建胚胎，克隆出帶有某種疾病的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。目前，韓國已經(jīng)克隆出可以治療糖尿病的豬。美國科學(xué)家則培育出了一種富含不飽和脂肪酸的“轉(zhuǎn)基因克隆豬”，用來幫助人們抵御心血管疾病。李秋艷透露，今年7月底以后，中國農(nóng)大國家生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將有一批轉(zhuǎn)有功能性基因的克隆豬出生。
轉(zhuǎn)基因克隆技術(shù)的最大應(yīng)用前景之一在于提供人類器官移植的來源?？晒┮浦驳娜梭w器官不足一直是困擾醫(yī)學(xué)界的難題。世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)表明，全世界需要緊急器官移植手術(shù)的病人數(shù)量與所捐獻(xiàn)人體器官的數(shù)量比為20∶1，這個(gè)數(shù)字還不包括那些靠藥物維持可以等待但又必須做器官移植手術(shù)的病人。如果把這一數(shù)字加上，需要器官移植的病人數(shù)與器官捐獻(xiàn)數(shù)的比值將拉大到30∶1。在美國，每16分鐘就有一個(gè)人加入到等待器官移植的行列，而全世界目前等待合適供體器官做移植手術(shù)的病人有30萬人。為解決這一問題，科學(xué)家們將目光投向了豬。
豬的牙齒和人非常相似；豬的動(dòng)脈循環(huán)系統(tǒng)幾乎是人的動(dòng)脈循環(huán)系統(tǒng)的復(fù)制品，動(dòng)脈硬化的發(fā)生過程也很相似；豬也會(huì)因過度緊張或興奮而發(fā)生心肌梗死，也會(huì)因暈船、暈車發(fā)生嘔吐；豬的紅血球容量、血紅蛋白含量、血鈣等近30個(gè)生理生化指標(biāo)與人相似；豬是雜食性動(dòng)物，藥物代謝過程和人接近。
因此，豬成為許多生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域很好的動(dòng)物模型，在口腔、心血管、器官移植、皮膚、藥物代謝等研究方面有著不可替代的作用，已經(jīng)成為國際上最理想的異種器官移植研究材料。而哥廷根小型豬成年后體重只有50~60公斤,器官大小、結(jié)構(gòu)和生理特點(diǎn)等與人體器官極為相似，更是具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
李秋艷介紹，阻礙異種器官移植工作獲得成功的首要問題是免疫學(xué)上的排異反應(yīng)。據(jù)記載，早在1906年，已有人將豬腎移植給一位患腎功能衰竭的年輕婦女。移植物只存活了3天，病人就死于尿毒癥。因?yàn)樨i的細(xì)胞膜上有一種特殊的糖類，它可被靈長類生物的免疫系統(tǒng)識(shí)別為異源物質(zhì)，器官移植后引起超急性排異反應(yīng)，使器官移植試驗(yàn)失敗。
李秋艷說，理論上，首先將供體細(xì)胞用基因敲除手段去掉表達(dá)該物質(zhì)的基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，可以大量生產(chǎn)適合人體移植的豬器官，減弱或消除排異反應(yīng)。不帶“排斥基因”的克隆豬在國外實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)培育成功。(周欣宇)
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