克隆牛以后是什么？

 克隆技术的意义

记者：最近由于我国克隆牛的成果受到媒体关注，被广泛报道，克隆技术再次成为热点。您在克隆技术方面已经做了十几年的研究，对于克隆技术的发展历程一定比较清楚。

陈永福：在克隆技术发展史上，多利羊是一个里程碑。过去一直认为，体细胞不具备发育的全能性，不可能发育成各种各样的细胞。胚胎发育初期，卵细胞受精后发育成约32个细胞的卵裂球，大家一直认为只有卵裂球的细胞具有全能性。后来英国科学家用发育后期的胚胎，就是已经形成动物胎儿的细胞进行克隆，取得成功。多利羊采用成年母羊的乳腺细胞进行克隆获得成功，这表明体细胞也具有全能性。所以，多利羊是一个突破。不过在克隆技术的操作上，并没有什么大的进展。为什么英国科学家会取得成功？他们有一个理论，认为细胞发育是有周期的，在活动期，细胞复制DNA，分裂；在相对静止的时候，复制DNA及细胞分裂停顿，不发育，我们称之静止态。英国科学家减少培养细胞的血清，使体细胞处于饥饿状态，这样体细胞就处于静止态。把这样的体细胞的细胞核植入去核卵细胞中，而卵细胞也是刚从卵巢排出的，没有受精，也处于静止状态。这样细胞质和细胞核都处于相对静止状态，我们称之为同期化，就比较协调。多利羊的成功源于这一理论。

多利羊的科学意义是什么？以往我们都认为，生命的过程，就是从卵子受精开始，发育成一个完整的生命体，直到死亡，是一个基因有次序表达的过程，开始有部分基因工作，以后这些基因又启动别的基因工作，启动顺序在前的基因工作一段时间会停止。就像计算机软件一样，基因的开启、表达是有序的，这个过程是不可逆转的。也就是说，体细胞的分化一旦完成，必然走向死亡，只有一些低等动物是例外。例如，皮肤细胞不可能再发育成其它细胞，只能走向死亡。但是采用细胞核移植技术也就是克隆技术，可以使这一生命过程逆转。例如把皮肤细胞的细胞核移植到去核的卵细胞里，生命过程可以重新开始，可以发育成各种各样的细胞。这就打破了生物学界长期以来的定论。如果我们把生命过程比作计算机程序，原来这一程序是固定的，不能重新编程（reprogram）；多利羊的意义在于它表明生命过程是可以重新编程的。

多利羊的成功引发了很多猜想。例如克隆人，是否可以用这样的技术复制某些有特殊价值的人？在医学和农业领域也有这类猜想，例如用克隆的办法复制高产乳牛，从种牛身上切下一立方厘米的肉可以分离出10亿个细胞，那么克隆的办法显然要比母牛自然繁殖高效得多。还可以利用克隆技术拯救某些已经灭绝的动物，如猛玛象，如果从西伯利亚冰层下的猛玛象尸体取下冷冻细胞并救活，就可能利用克隆技术培育出猛玛象来。我国学者也已提出克隆大熊猫的设想。在医学领域，可以利用胚胎干细胞修补人体的组织器官等等。

克隆技术现状

记者：我国克隆技术的发展情况怎么样？

陈永福：我国最早克隆山羊的是张，那是前年的事。以后上海成国祥克隆山羊也获得成功。现在国内有能力开展克隆技术实验的实验室有十几家。

我们实验室在新西兰创办了一个实验室，克隆牛在深圳也出生了。最近山东克隆牛的目的主要是繁殖优良种畜；与最近中科院动物所陈大元教授的克隆牛不同，我们的主要任务是开发乳腺生物反应器，我们克隆牛的目的主要是利用克隆技术转基因。我们从新西兰带回170个冷冻胚胎，最后发育成接近临产阶段的只有4个，成活的只有一个，还是对照组的。由于剖腹晚了，转基因组的最后都没有成活。原因是克隆牛的胎盘发育都不是很好，这里还需要积累更多的经验。应当说，克隆技术已经不是一个很困难的技术，问题是效率比较低。

记者：就是成功率比较低。

陈永福：是的，成功率比较低。一般来说，自然受精，从子宫里取出的胚胎移植成功率是50％，占第一位；试管受精的胚胎移植成功率是30％，是第二位；克隆胚胎的成功率比较低，全世界克隆羊的成功率不到5％；克隆牛的成功率不到10％。

记者：那么克隆猪呢？最近我看到英国和美国都有克隆猪的报道。

陈永福：克隆猪在全世界只有两例是成功的，一例在英国，一例在美国。我国也有实验室在做克隆猪的实验，现在还只能发育成胚胎。

记者：国外报道说克隆猪的成功对人体器官移植特别有利。

陈永福：是的。猪的器官在形状大小、血管口径粗细等方面都与人比较接近，是人体器官移植比较理想的替代品。但是，在猪器官细胞表面，抗体识别的表位是半乳糖糖链，人相应的表位是岩藻糖糖链，因此如果猪器官植入人体，不到一分钟就会受到人体免疫系统的全面攻击，很快就会烂掉。要利用猪器官进行人体移植，一个办法是去掉与半乳糖糖链相关的基因，使细胞表面的相关表位空白，另一个办法是替换基因，用岩藻糖糖链肝转移酶替换半乳糖糖链肝转移酶，这样猪器官细胞表面的抗体识别表位就与人的一样，就可以移植到人体。

不过，要去掉或替换与半乳糖糖链相关的基因可不是一件容易的事，只有在细胞上操作，采用基因打靶的办法，成功率只有百万分之一，就是对一百万个细胞操作，只有一个会成功。要把基因转换成功的细胞培育成个体生命，只有通过克隆的办法。这就是猪的体细胞克隆即克隆猪成功的重大科学意义。

克隆猪的难度比较大，我与国外科学家交流时听说主要是猪的卵细胞允许操作的时间很短，必须在短时间内进行大量操作，在克隆操作技术上并没有什么不同。相比之下，牛羊卵细胞可操作的时间比较长，所以成功率较高。以国内的克隆技术水平，只要用心去做，应当没有问题。

克隆牛以后的研究

记者：克隆动物的成功率比较低，对于理论研究有什么提示？

陈永福：有一些提示。国际上现在分两派，一派认为主要是基因表达的问题。自然繁殖过程是一个良性过程，已经经历了成千上万年，哪些基因先表达，哪些基因后表达，这个顺序已经建立。现在的克隆技术实际上是重新编程，那么程序有可能不对，有的基因该表达没有表达，有的基因该关闭没有关闭，造成早期胚胎死亡。要解决这个问题就要对比克隆胚胎与自然胚胎的基因表达顺序，找出问题所在，再设法解决。

记者：这么做花的功夫可就大了。

陈永福：是啊。另一派认为是在培养条件或是操作条件方面可能存在缺陷，如果改进培养条件或操作条件，有可能提高成功率。所以克隆技术现在还是处于探索研究阶段。有人设想克隆胚胎也许与动物母体子宫的分子信号不对应，那么在植入克隆胚胎的同时植入自然胚胎就可能提高成功率。还有一种想法，现在的克隆胚胎都是囊胚，囊胚的外层细胞发育成胎盘，克隆胚胎的胎盘一般发育不好与这层细胞有关。那么可以把克隆囊胚的内细胞团植入去掉内细胞团的自然囊胚，这样胎盘应当没有问题。不过也有人提出不同意见，认为囊胚内核与外层有某种信号联系，上述做法未见得能成功。

从国外发表论文的趋势来看，大动物克隆的越来越少，因为克隆成本高，小动物如老鼠克隆的越来越多。为什么？主要是要解决一些技术问题。国际上大体是这么一个趋势。国内的动物克隆研究比国外先进国家晚两三年，大概也会遵循克隆羊、克隆牛、克隆猪到克隆小动物这样的顺序发展。

记者：对于现有克隆羊、克隆牛生命体的进一步研究，对理论的发展会有什么推动作用？

陈永福：意义很大。例如多利羊，国际上就有两派不同意见。英国人认为，多利羊一出生就是一个“中年妇女”，因为它是由一头六岁母羊的体细胞克隆的结果，经检查它的细胞内端粒长度短了，端粒的长短是生命长短的标志之一；可是美国人却得出完全相反的结论。培养世界第一例克隆牛的人是美国先进细胞公司的一位专家，他做了一个实验，从正常牛身上取下的体细胞可以培养六十到八十代；他把培养了三十代以后的体细胞分作两份，一份去做克隆，另一份正常培养，以后发现克隆以后的细胞可以多培养三十代，等于把细胞生命延长了。美籍华人杨向忠还专门用一头21岁的老牛的体细胞进行克隆实验，发现克隆牛的生存很正常，而且细胞的端粒长度延长了，所以克隆能够延长生命。我比较相信美国人的说法，因为克隆过程是把生命过程重新编程，实际上是把生命过程拨回起点。从这一点出发就能派生出很多设想，例如更深入地理解衰老机制，甚至发现能够延缓衰老过程的物质。美国先进细胞公司的另一位专家做了一个实验，他把可以延长端粒长度的端粒酶基因移植到细胞里，发现细胞寿命延长了，从分裂60—80代延长到300代，而且细胞的染色体很正常，说明这不是癌细胞。那么如果把表达端粒酶的细胞进行克隆，结果会怎么样？这将是一个很有意义的实验。所以我认为克隆技术是一种全新的研究生命的手段，我们可以通过克隆研究生命，发现新的机制、新的物质。

克隆技术与整体生命科学

记者：听您这么一说，我的感觉是在克隆技术应用以后，生命科学柳暗花明，又进入了新的天地，激起科学家的求知欲，继续探索。

陈永福：所以我认为我们不能短视，不能只看克隆技术在近期会给我们带来哪些经济利益。我个人认为克隆技术与上一世纪人类发现遗传物质 DNA有同等的重要性。发现DNA只能解释生命，而克隆技术在一定程度上能够改变生命过程，从而调控生命，改善生命，为我们从整体上研究生命创造了条件。对生物学意义极其重大。所以我们不能急功近利，应当从长计议，注重长远的研究。

由于克隆技术的出现，现在国际上出现了整体生命科学实验室、整体生命科学研究所。可以说克隆技术最重大的意义是在生命科学理论上的突破。整体生命科学已经提上议事日程。

记者：物理学有天体物理、粒子物理，大到恒星，小到基本粒子由四种相互作用联系起来。上一世纪的生物学研究主要向微观发展，从细胞到分子，那么这一世纪生物学可能回归整体生命科学，而克隆技术就是生命科学把微观与宏观整体联系起来的一座桥。这样的理解对不对？

陈永福：我认为基本正确。整体生命科学可以和中国古老的中医学结合起来。我国的中医学是一种整体生命科学，这是几千年经验积累的结晶。有的中药很可能是通过调控基因来治病。我常对我的学生说，现在的分子生物学很可能将来就没有了。如果我们掌握了基因的调控机制，就不必把基因转来转去。我们只要利用适当的药物来调控基因就可以治病。例如，有的儿童缺少生长激素，只要用药物调控与生长激素相关的基因就行了，不必注射生长激素。

记者：这在植物学领域已经有了。我们已经报道过植物的某些基因调控物质，叫基因开关。

陈永福：所以外国人非常重视研究中医中药，中医中药现代化和整体生命科学的发展很有关系。过去在微观机制不清楚的情况下，生物学研究不断深入微观层次；现在微观领域研究有了相当进展，生命科学又向整体生命学发展。

在医学领域也有类似的趋势。原中国医学科学院院长巴德年说过：过去医学重点是研究各种病，我认为医学应当研究健康人，研究健康人如何不得病。他这种观点代表了现代医学的发展趋势。

克隆技术与伦理

记者：这里真是有很多内容值得研究。现在我们回到社会，对于克隆技术以及胚胎干细胞研究，国内外有不同的看法。天主教教徒认为胚胎就是生命，利用早期胚胎产生干细胞就是杀人。那么整体生命科学的发展，是否会推动人类伦理认识的发展？

陈永福：我认为应当会的。我在八十年代初期曾经到爱尔兰留学，那里天主教的势力非常大，如果有人销售计划生育产品，就是犯罪，要坐牢的。现在计划生育已经得到许多国家的支持，也是我国控制人口增长的国策。现在最好的胚胎干细胞技术是利用某个特定人的体细胞克隆成为胚胎，长到一百多个细胞的时候分离干细胞，这样的干细胞是全能的，而且是针对这个特定人，与顾客对号，可以培养出这个特定人的各种组织，无须配型，没有排斥问题。这是改善生命的有效手段。所以有人从科学的角度，坚持胚胎干细胞的研究。反过来说，如果一个病人明明可以用胚胎干细胞救治，却不去救，那也是危害生命。所以，我认为科学的发展可以推动人类伦理认识的发展，因为人类伦理的某些错误认识源自愚昧，是历史形成的。

记者：您说得太精辟了。