1996年,最著名的克隆案例之一是多莉由一只6岁绵羊的乳腺细胞制造出来。但克隆到底是什么?它被广义地定义为“创建一个小段DNA、一个细胞或一个完整生物体的精确基因复制品”。然而,产生的生物体并不总是其来源的精确复制品。基因结果取决于所采用的具体方法。科学家进行三种不同类型的克隆。
基因克隆
与多莉的诞生相比,基因或分子克隆的方法可能不那么令人兴奋,它旨在创建基因或DNA片段的副本。它通常用于在实验室中研究特定基因。
在这种情况下,科学家们提取特定的DNA片段,并将其置于细菌细胞内称为质粒DNA的自我复制遗传物质中。然后,他们将产生的重组(人类和细菌结合的)DNA放入宿主中。宿主包括细菌、酵母和哺乳动物细胞。这种方法确保科学家可以处理特定目标基因的多个副本。
基因克隆使得实验室能够开发疫苗和抗原检测等突破。科学家还可以识别有益的性状,并将其用于种子的基因改造,例如某种植物的天然抗虫基因。
生殖性克隆
这种技术可以创造动物的基因复制品。除了多莉,科学家们迄今已克隆了猫、马、鹿、兔、牛和猴子,等等。
它通常通过体细胞核移植(SCNT)实现。在SCNT于20世纪80年代和90年代取得显著进展之前,克隆通常通过胚胎分裂进行。 这种方法首先将早期多细胞胚胎分裂成两个“半胚胎”。这些胚胎被植入代孕母亲的子宫中,代孕母亲不与原始胚胎共享遗传物质。 它模仿同卵双胞胎在子宫中自然形成的方式。
在SCNT方法中,研究人员使用电流将成年体细胞(非生殖细胞或精子)与已去除细胞核的卵细胞融合,从而触发受精和细胞分裂。然后将转化后的卵细胞放入试管中,在那里它发育成胚胎。最后,将这个胚胎植入雌性动物的子宫。
生殖性克隆并非总能产生精确的复制品:例如,通过SCNT技术创造的多莉,是由黑脸羊捐赠的卵子和白脸羊乳腺的染色体DNA构建的(这就是她被开玩笑地命名为多莉·帕顿的原因)。因此,你不能称她为真正的白脸羊,因为她身上有黑脸羊的基因——以线粒体DNA的形式存在,线粒体DNA不位于细胞核中。
总的来说,动物克隆被认为是低效的,因为由此产生的胚胎通常无法健康生活。在爱丁堡大学罗斯林研究所的实验中,277个克隆羊胚胎中,多莉是唯一一个活产的。而且,随着生长,克隆体可能会出现器官缺陷、过早衰老和免疫系统问题。多莉的寿命只达到普通绵羊平均寿命的一半左右,因为在克隆过程中,她从成年生物体中获得了成熟的染色体,这些染色体比典型胚胎的要短。这加速了动物体内细胞的死亡并限制了它们的寿命。
治疗性克隆
干细胞是未分化的,可以通过细胞分裂自我更新,它们来源于克隆胚胎。当它们分化或转化为特定细胞类型时,可以用于测试新药。实验室还旨在将患者自身的克隆细胞产生的组织移植给患者,以避免排斥反应。例如,患有1型糖尿病的人可以从产生胰岛素的替代胰腺细胞中受益。
复制动物的惊人好处
生殖性克隆也能促进重要的医学进步。至于药物测试,它可能允许研究人员使用具有完全相同基因组成的几只动物。实验室还可以创造转基因动物的复制品,这些动物能生产含有人类凝血蛋白的牛奶。2009年,FDA批准了ATryn药物用于预防血栓形成,该药物通过克隆山羊得以实现。
克隆技术还可以帮助将物种从灭绝边缘挽救回来。今年2月,科学家宣布他们已经成功克隆了北美洲第一种本土濒危物种——黑足鼬。他们利用了1988年保存的鼬的冷冻遗骸,当时DNA技术尚处于早期阶段。克隆甚至可以拯救完全消失的物种,但这需要活体细胞样本,而对于像猛犸象这样早已消失的动物来说,通常无法获得。这就是为什么猛犸象复活的倡导者转而研究基因工程(通过猛犸象-亚洲象杂交)。
我们可以克隆人类吗?
除了关于复制人类的伦理反对之外,这个过程也带来了后勤上的挑战。我们灵长类动物的未受精卵中,纺锤体蛋白(对细胞分裂至关重要)位于染色体附近。当在克隆过程中从卵细胞中移除细胞核时,纺锤体蛋白也会被提取。这会干扰克隆生物体的生长。此外,紫外线和一些用于从卵细胞中移除细胞核的染料可能会阻止灵长类细胞的生长。尽管有些团体声称他们成功复制了人类,但纺锤体蛋白的问题使得他们的实验结果可疑。














