中國克隆猴研究極具價值,走出實驗室須過四道坎
? 神經所研究人員克隆猴工作,引起國際關注
撰文 | 韓毅冰(澳門鏡湖醫院)
責編 | 葉水送
知識分子為更好的智趣生活 ID:The-Intellectual
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2018年1月25日,《細胞》雜誌以封面文章的形式,發表了中國科研人員體細胞克隆猴的研究結果。這是人類第一次使用體細胞(分化細胞)的核作為供體而獲得克隆猴(1997年和1999年,在美國分別誕生了使用胚胎分裂和胚胎細胞核做為供體的克隆猴),所以這次是「里程碑式」的研究結果。
在克隆過程中,由於研究人員使用了控制基因表達的藥物,「中中」、「華華」才能夠順利誕生。所以我覺得稱「中中」、「華華」為「治療性體細胞克隆猴」最為合適。
體細胞克隆不是一般人能夠操作的,因為每種動物的卵子生長與受精時機等等都有所不同,會克隆猴,可能不會克隆狗,會克隆狗也不一定會克隆猴。
克隆可理解為在最早生命體—胚胎上做手術,而且是很大的手術。體細胞克隆就等於在肉眼幾乎看不到的胚胎上,在高倍顯微鏡下,利用比頭髮絲還細的手術刀,把細胞最主要的「器官」換一遍的微置換手術。
還有很多人認為,克隆動物已經做得很多了。有了克隆羊「多莉」的技術,克隆中國黑山羊、白綿羊有意義嘛?克隆非人靈長類有哪些更深刻的意義?
體細胞克隆猴的價值
很多人類的疾病治療方法,都是在動物上進行早期的實驗,獲得肯定的結果後,才能開展臨床研究。尤其是神經系統疾病,更是依靠與人比較相近的靈長類進行研究。譬如說,試管嬰兒技術,就是在小鼠和兔子成功後,沒有經過靈長類的實驗動物研究,而直接應用到人身上的。這是因為生殖系統的調控和早期胚胎髮育,人類與這些實驗動物有著很大的相似性。但是其他疾病的研究,例如阿茲海默症等神經系統疾病,低等動物都不會得,就必須使用非人靈長類動物進行前期研究。
科學研究的基本方法就是「循證醫學實驗」,其中常用的方法之一就是「對照實驗」,就是把給葯的一組動物(處理組)與沒有給葯的、但具有相似背景的動物(對照組)進行比較,最後得出處理方法是否有效的結論。「對照實驗」方法的前提是,處理組與對照組的動物,都具有相似,最好是相同的遺傳背景。
做對照試驗需要的處理組與對照組動物的數量,與預期研究結果的允許誤差、樣本測量時的錯誤概率、預期標準偏差、預期失訪的數量(實驗動物死亡等)和統計方法都有關係。一般通過下面的公式來計算一個實驗的最小樣本量n。
現代醫學已經發展到單基因研究水平,對於實驗動物的要求也逐漸提高,希望減少由於遺傳背景不同帶來的不同基因敏感性。如果實驗動物的遺傳背景相同或者相似,那麼,一類概率錯誤的U值大大減少,從而降低實驗所需的最小樣本量。本文最後會提供一個例子,說明最小樣本量是如何計算的。
此次成功克隆的是獼猴。獼猴屬於靈長目,類人猿亞目,猴科,獼猴屬。獼猴主要生長於亞洲,以中國最多,體型比較小。獼猴一般每胎產一仔,妊娠期平均為5個月左右,哺乳期約4個月。雌猴2.5-3歲性成熟,雄猴4-5歲性成熟,但最早於6-7歲參與交配。在飼養條件下壽命長達25-30年。獼猴的飼養方式也是放養式的,它們的婚姻是暫時的一一對應的關係,猴王享有最多的交配權,其次是二猴王。猴王的爭奪戰每四年進行一次(類似美國大選)。猴子的性交頻繁,而且過程非常短暫,懷孕後的父親比較難以確認。獼猴存在同性戀現象,在一個繁殖期里,一隻雌獼猴可以先後與數只雌獼猴搭上關係。即使是通過人工受精獲得的IVF猴子,也做不到完全相同的遺傳背景。
根據不同的前瞻性對照研究要求,最小樣本量從幾十個到上萬個都有可能。目前,一隻獼猴的網上價格是4500元人民幣到幾千歐元不等,每天的飲食標準大約50-200美元,昂貴的價格使很多研究由於經費的不足而不能進行。如果能夠提供遺傳背景相同的獼猴作為研究,降低一類和二類錯誤的U值,就能夠降低所需實驗動物的數量。所以克隆猴研究具有極大的經濟價值。
克隆猴為疾病提供治療思路
如果說黑猩猩是人類的近親(基因組相似度98%),那麼獼猴則是人類的遠親(基因組相似度93%)。雖然在進化上離人類比較遠,但是,人類的一些易患疾病卻更容易發生在獼猴身上,而不是黑猩猩身上(見2007年《科學》的一項研究)。所以選擇獼猴作為研究對象,對於人類疾病的研究,意義更加重大。
前面已經說明因為體細胞的細胞核,已經不是胚胎狀態的細胞核了。這次成功的克隆,使用了控制表觀遺傳基因的藥物。孫強博士使用的是胎猴成纖維細胞作為核供體,這些皮膚下的成纖維細胞的活躍基因只是胚胎細胞基因的一部分,其他大部分基因都沉默了。因此,不使用藥物改變成纖維細胞的基因表達狀態,是不會生出克隆猴。這些藥物究竟打開了哪幾個基因,是全世界專家學者最想知道的,因為知道了哪些基因能夠使成纖維細胞變為全能型的胚胎細胞,就等於知道了怎樣把成纖維細胞通過全能型胚胎幹細胞,進一步變為各種醫學上緊缺的細胞,如肝細胞、角膜細胞等,對克隆器官的研究具有指導意義。
更重要的是,如果將魔法反過來應用,就有可能知道怎樣把癌細胞(類似於胚胎幹細胞的基因表達)的控制開關關閉,從而使癌細胞失去致癌性,或者變為正常專職的分化細胞,從而用來治療癌症。所以孫強博士的克隆猴實驗等於將幹細胞分化、逆分化的機制掀開了一角,有著重要的基礎研究意義。
克隆猴如何實現自身價值
體細胞克隆猴文章的發表,只是漫漫科研長路的開始。為了實現其潛在的價值,筆者認為,它必須經過以下幾個考驗:
- 技術方法能被驗證,並且成本不能過高
通過媒體報導來看,克隆猴的關鍵技術是操作的熟練程度,克隆需要的設備也沒有超過一般克隆動物的需求,特殊的設備可能就是偏振光顯微鏡,以期看到猴細胞的細胞核。獲得猴子的成熟卵母細胞也很重要,但在試管嬰兒技術的帶動下,越來越多的藥物可以控制猴子的卵泡發育,可實現猴子的超數排卵,降低實驗成本。
- 產生克隆猴的健康沒有問題
目前來看,兩個體細胞克隆猴是健康的。但不代表這兩隻猴子的一生都是健康的。人類還有「胎兒起源成年疾病」的概念。要證明克隆猴子長期的健康狀態,有待於大規模生產出克隆猴,產生大數據,才能準確回答。
證明使用了「基因表達控制藥物」後的克隆猴基因表達與正常猴子沒有差別。
在胚胎髮育早期,接觸到生命中本來不會出現的這種藥物,是否影響猴子成年後的基因表達?如果說沒有,那麼藥物的作用是如何消失的。如果說有,那麼這種影響,是否會影響克隆猴作為神經科學研究實驗動物的候選資格?
- 克隆猴之間的基因表達沒有差別
每個克隆動物都來自與同一品系、同一個體的體細胞,但不是同一個體細胞。所以,嚴格地講,克隆猴的基因表達也不是100%的相同,更何況操作過程中使用的藥物處理,是不是均衡地影響每個原則上遺傳基因相同的供體細胞DNA,也有待進一步考證。
- 克隆技術的發展需社會大眾認可
科學技術不僅是知識和技能的體系,它同時還是一個社會事業、社會活動,科學家也有社會責任,不研究和處理這些倫理問題,顯然不利於社會的穩定和健康發展。
克隆猴價值主要體現於科學上,已在主流科學界獲得了認可。但處在非科學界的社會大眾的觀點也要傾聽。大多數老百姓害怕克隆技術。且不論造福社會的植物轉基因技術,還被偽科學的「著名人士」之流搞得灰頭土臉,單單是將克隆猴技術簡單地理解為克隆人的「預實驗」,就讓人中國克隆猴團隊捏把汗。克隆猴就像發明了一把菜刀,有人會說,這把菜刀會被壞人拿去殺人,那麼科學家就是助紂為虐了。為了真理,500年前布魯諾被活活燒死。倫理的發展,一定要跟上科學的進步,否則真理的火種分分鐘會被社會的壓力撲滅。所以,科學家一定不能在實驗室裡面關起門來做實驗,有義務宣揚科學,宣揚真理。
韓毅冰回應公眾關注克隆猴的倫理問題
問題一:克隆以「科研的名義挑戰人類的底線」。國外做不出克隆猴子,是因為政策不允許。所以,中國在性細胞克隆猴成功二十年之後,做出克隆猴沒什麼了不起。
對這個問題的回答是,每個國家對克隆動物的使用有不同的倫理學規定,但西方從來沒有限制克隆猴研究的規定。實際上,使用胚胎分割和胚胎細胞做供體的克隆猴都是出生於美國(操作者是中國人)。這裡所說人類的底線就是指拒絕克隆人。
實際上,人類的底線也是隨著科學的進步而改變,40年前還拒絕試管嬰兒。更何況克隆猴子與克隆人是完全不同的概念。會克隆猴子也不一定會克隆人。從邏輯上講,克隆人永遠不會實現,至少不會在遵守法律、嚴謹的科學家手中實現。
問題二:「克隆動物97%殘疾和早亡,生存痛苦,極不人道」。
早期的克隆動物可能會由於摸索實驗方法,成功率比較低。著名的克隆羊「多莉」是在六歲半時安樂死的,由於患有羊普遍都有的關節炎。有人比較了與「多莉」同時期出生的非克隆羊,它的關節炎比「多莉」還嚴重呢。
2016年,《自然-通訊》雜誌發表了一篇文章,成功生產出另外四隻克隆羊,「多莉」的妹妹們。長期觀察這批妹妹們,她們的健康和衰老情況與非克隆羊完全沒有區別。所以克隆動物的缺陷在於成功率低,而不是出生動物的「生存痛苦」。
問題三:違背科學倫理,挑戰人類「普世」價值。
倫理學的四個原則是有利、無傷、尊重與公正。克隆猴的研究,究竟違背了哪條原則?克隆猴的研究對整個人類是有利的,對人類和猴子本身也無傷害。本著對科學的尊重與追求,在全世界分享克隆猴的技術經驗,也保持了絕對的公正。「普世」價值觀,顧名思義,就是普遍適用的價值觀。它超越民族、種族、國界和信仰,是全人類共同擁有的價值觀,是衡量是非善惡的最低尺度,或者說是人類道德的共同底線。具體地說,普世價值觀由三個基本要件組成:公平、正義、自由。說克隆猴挑戰人類的「普世」價值,那更是無稽之談。從「普世」的概念分析,克隆猴技術卻是正是發揚光大了「普世」價值觀。像某些私人公司曾經試圖壟斷人類基因組序列寶庫,私自研製「克隆人」技術等,那才是真正的挑戰人類的「普世」價值。
總之,孫強博士體細胞克隆猴的誕生,是人類認識克隆技術,研究細胞功能和治療性克隆的里程碑式研究結果。同時,也是人類幹細胞研究方興未艾事業的一個開始。
製版編輯: 常春藤|
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