|· 本文來(lái)自“我是科學(xué)家”·|
前幾天，中科院神經(jīng)科學(xué)研究所宣布克隆出了五只帶有節律缺陷的基因編輯猴，該項成果1月24日在線(xiàn)發(fā)表在《國家科學(xué)評論》[1]上。許多人可能會(huì )問(wèn)，同樣是克隆猴，這回的新突破，與去年的克隆猴“中中”和“華華”相比，不同的地方又在哪里呢？
技術(shù)的發(fā)展需要層層推進(jìn)。就像是法拉第發(fā)明了發(fā)電機，但其實(shí)他的發(fā)電機就像一個(gè)“初生的嬰兒”，只是在理論上證明了“電是可以被發(fā)出來(lái)的”，但這個(gè)發(fā)電機距離實(shí)際應用還有不少距離。
“中中”和“華華”也是類(lèi)似，它們的降生證明了“猴子是可以被克隆的”，但這也并不意味著(zhù)克隆猴馬上就能投入實(shí)際應用了。
舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，克隆猴的一大潛力是批量制造大量基因編輯猴，但是要注意的是，克隆“中中”和“華華”所用的核供體細胞來(lái)自流產(chǎn)的胎猴。而我們知道，大部分細胞的分裂次數是有限制的，胎猴的細胞分裂次數較少，比較“年輕”，自然也比較皮實(shí)，扛得住克隆操作中的種種損傷，克隆的成功率一般來(lái)說(shuō)也會(huì )比較高。
但實(shí)際在制作基因編輯猴的過(guò)程中，所用的細胞未必都來(lái)自這么年幼的猴子，更何況那些細胞通常還需要在體外培養一段時(shí)間。這時(shí)候的細胞已經(jīng)有些“衰老”，未必經(jīng)得起折騰了。更遑論基因編輯本身也會(huì )對細胞造成一些傷害，所以當初“中中”和“華華”的克隆成功率尚不足1%。而鑒于克隆猴的高昂成本，人們自然一直會(huì )擔心克隆基因編輯猴的時(shí)候，效率要是再打上一個(gè)折扣，那么成本上就難以接受了，這就可能導致這項技術(shù)停留在紙面上。
PS. 這里順便再破除一個(gè)關(guān)于克隆技術(shù)流傳很久的迷思，那就是說(shuō)細胞的分裂次數有限，所以克隆動(dòng)物的壽命會(huì )變短。這個(gè)說(shuō)法是完全沒(méi)有根據的，端粒等限制細胞分裂次數的因素，會(huì )在胚胎發(fā)育的早期階段完全重置，無(wú)論核供體細胞之前已經(jīng)分裂過(guò)多少次，只要胚胎能正常發(fā)育，都不會(huì )影響克隆動(dòng)物的壽命。像多莉羊等出現的早衰問(wèn)題，主要是因為當時(shí)技術(shù)不成熟，克隆操作損傷到了胚胎導致的。
而這一次的工作，最大的意義就是讓克隆猴從理論層面向應用層面跨出了一步。
這次克隆猴所用的核供體細胞來(lái)自一只成年的猴子。說(shuō)起來(lái)，這只成年猴子的來(lái)頭也不小，它是中科院神經(jīng)所的科學(xué)家，在幾年前通過(guò)直接向猴受精卵中注射CRISPR/Cas9的方法而得到的基因敲除猴。這只猴生來(lái)就缺少一種叫做BMAL1的基因——這個(gè)基因是控制動(dòng)物節律的核心基因，因此它從小就患有睡眠障礙之類(lèi)的癥狀[3]。
不過(guò)，向猴受精卵中注射CRISPR/Cas9并不是一個(gè)“完美”的技術(shù)。雖然CRISPR/Cas9可以很精確地摧毀某個(gè)基因，但是用這種方法獲得的基因敲除猴會(huì )有“嵌合體”的問(wèn)題。
什么是嵌合體？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，由于CRISPR/Cas9發(fā)揮作用需要一定的時(shí)間，真正敲除基因的時(shí)候胚胎很可能已經(jīng)發(fā)育到二細胞乃至八細胞期，因此這些猴子身上往往只有一部分細胞被敲掉了基因，而另一些細胞則沒(méi)有被敲掉。這不太“純”的基因會(huì )讓它們的癥狀變得模棱兩可，研究結果的可信度也會(huì )大打折扣。
雖然它們身上不同的細胞可能有不同的基因型，但是具體到某一個(gè)細胞的基因型卻是明確無(wú)誤的，因此這一次科學(xué)家就從它的身上提取了一些細胞，然后以這些細胞為核供體來(lái)克隆，于是得到了五只“純”的BMAL1基因敲除猴。這五只小猴不但身上每一個(gè)細胞的BMAL1都確定被敲除，而且它們的基因背景也幾乎完全一樣，對于需要嚴格控制變量的科學(xué)研究而言，價(jià)值不言而喻。
而且，這次提供體細胞的猴子已經(jīng)出生很久，它的細胞比之前“中中”和“華華”所用的胎猴細胞要“衰老”得多。但是事實(shí)證明，這次克隆猴的效率比之前甚至還略有提高，也算是用數據說(shuō)明了克隆猴用于科研的可行性，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，這次也的確是非常重要的一次突破。
那這是不是意味著(zhù)，從此以后通過(guò)克隆技術(shù)就能讓我們隨心所欲地制造基因編輯猴了呢？其實(shí)不盡然。
這種先用CRISPR/Cas9制作不太“純”的基因編輯猴，然后等這個(gè)基因編輯猴出生后提取細胞，再用克隆技術(shù)制作完美基因編輯猴的方法耗時(shí)太長(cháng)了，單單是等兩代猴子懷孕的時(shí)間加起來(lái)就得一年。
此外其步驟太復雜，而且每一步都要消耗巨量的時(shí)間精力成本，其中哪一步出點(diǎn)問(wèn)題都會(huì )帶來(lái)難以承受的損失，用專(zhuān)業(yè)點(diǎn)的話(huà)說(shuō)就是“容錯率太低”。
此外這種方法還受制于CRISPR/Cas9的技術(shù)局限。目前，我們的CRISPR/Cas9還只能做一些比較簡(jiǎn)單的基因編輯，對于復雜一些的基因編輯很難一蹴而就。
可以說(shuō)，就當前階段而言，克隆基因編輯猴還是成本過(guò)高且處處掣肘，距離我們理想中的克隆猴技術(shù)還有所差距。而這些就需要科學(xué)家們再接再厲了。
總之，向前邁出的每一步都是進(jìn)步，相信科學(xué)家們還會(huì )繼續積跬步，總有一天將至千里。（編輯：Yuki）
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