科学家们第一次从实验室重编程小鼠胚胎干细胞(escs)和诱导多能干细胞(ipscs)中培育出了功能完整的卵母细胞。这一研究成果公布在10月17日的nature杂志上,为理解卵子形成进程提供了新的蓝图,也为实现人体escs和ipscs转化提供了技术铺垫。
纽约人类生殖研究中心主任,卵母细胞生物学家david albertini(未参与该项研究)评价道,“这是真正的一项突破性成果。”
就小鼠而言,卵母细胞的发育开始于原始生殖细胞 (pgcs),这大约需要6.5天的发育时间。雌鼠体内的pgcs进入卵巢后,就开始减数分裂,形成初级卵母细胞,接着就是成熟阶段。2012年,来自日本九州大学的katsuhiko hayashi 等人从小鼠的ips细胞中培育出卵子(体内需要5天时间),并使其体外受精后产下健康后代。
最新这项研究则是在其基础上,进一步扩展了他们的培养技术,实现从整个胚胎干细胞到卵母细胞分化的过程,这个阶段在体内大约需要30天时间。
hayashi等人从任何一种干细胞类型开始,首先通过诱导几个基因生成pgc样细胞(pgc-like),然后将其与雌性性腺体细胞混合,创造出了体外“重组卵巢”。这些细胞会逐渐失去pgc标志表达,开始表达卵母细胞标记。
在培养基中生长了三周后,研究人员观察到了减数分裂前期的初级卵母细胞,这一阶段的一个关键要素在于添加一种雌激素抑制剂,令早期阶段的卵母细胞体外形成卵巢卵泡。
研究人员再在培养基中加入促卵泡素和另外两种因子,这样细胞会分离出毛囊样结构,卵母细胞继续生长11天,组装出全尺寸生发泡卵母细胞。在第三阶段,成熟培养基中培养了一天的生发泡卵母细胞就会成为减数分裂-捕获卵母细胞。
albertini认为,“这一研究最终克服了体细胞环境下雌性生殖细胞发育的一个关键障碍”,似乎与胚胎微环境细胞之间的相互作用在移植过程中并不需要。
这项研究一共完成了三次单独的培养实验,获得了58个重组卵巢,和3,198个生发泡卵母细胞,其中28.9%能成熟进入减数分裂ii阶段。
“最令我感到惊讶的就是当我在重组卵巢中看到一丛次级卵泡和美丽的毛囊结构时,”hayashi表示。
接下来为了检测这些卵母细胞的质量,研究人员分析了它们的染色体,其中78%具有正确数量的染色体。之后采用rna测序方法,研究人员观察比对了体内卵母细胞和培养皿来源的卵母细胞的表达情况,结果表明有424个基因出现了或高或低的表达变化,尤其是线粒体功能的基因。
最后研究人员又将这些卵母细胞与野生小鼠精子进行体外受精,移植到雌鼠体内,培养出了健康的,能正常发育的小鼠,不过它们相对于野生型小鼠体质弱一些。
“体外培养卵母细胞的质量有一些变化,因为人造卵母细胞只有3.5%能生成小鼠,而体内的成功率则为60%,”hayashi说。
但是最后生成的小鼠都很健康,也发育成了成鼠,不过目前要说应用到临床还言之过早,“我们仍然需要进行更多的小鼠和非人类灵长类生物的基础研究。”
另外需要注意的是,这一技术的局限性在于需要来自小鼠的性腺体细胞,这会阻碍人类卵母细胞体外培养的可能性。
1、英国罗斯林所的科维尔穆特等人宣布用体细胞克隆绵羊成功,在世界上引起巨大震动。一时间,克隆绵羊“多利”成为动物界最耀眼的。
2、仙人掌:把仙人掌切成两半,便“克隆”成了两个。?一根葡萄枝切成十段就可能变成十株葡萄;仙人掌切成几块,每块落地就生根;一株草莓依靠它沿地“爬走”的匍匐茎,一年内就能长出数百株草莓苗。
3、克隆马铃薯,顺着芽头切成块状,分别植入土壤中,就能克隆出若干个马铃薯; 轻轻吹蒲公英的绒毛,它就会向四周散开,播种,克隆出更多的蒲公英;向日葵产的瓜子重新种到地下,就会变成有若干颗瓜子的向日葵。
扩展资料
克隆是英文"clone"或"cloning"的音译,而英文"clone"则起源于希腊文"Klone",原意是指以幼苗或嫩枝插条,以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物,如扦插和嫁接。在大陆译为“无性繁殖”,在台湾与港澳一般意译为复制,转殖或群殖。
中文也有更加确切的词表达克隆,“无性繁殖”、“无性系化”以及“纯系化”。克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖,以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因的个体或种群。
参考资料:百度百科-克隆
“克隆”一词于1903年被引入园艺学,以后逐渐应用于植物学、动物学和医学等方面。广泛意义上的“克隆”其实是我们的日常生活中经常遇到,只是没叫它“克隆”而已。 在自然界,有不少植物具有先天的克隆本能,如番薯、马铃薯、玫瑰等的插枝繁殖的植物。而动物的克隆技术,则经历了由胚胎细胞到体细胞的发展过程。
多莉与那头6岁母羊具有完全相同的基因,可谓是它母亲的复制品。值得注意的是,克隆技术在带给人类巨大利益的同时,也会给人类带来灾难和问题,但我们不能因为这项技术可能带来严重后果而阻止其发展,它的产生归根结底是利大于弊,它将被广泛应用在有利于人类的方面。一个个体(通常是通过载体),再加以研究或利用。克隆有时候是指成功地鉴定出某种-{A|zh-cn:表现型;zh-tw:显性}-的基因。所以当某个生物学家说某某疾病的基因被成功地克隆了,就是说这个基因的位置和DNA序列被确定。而获得该基因的拷贝则可以认为是鉴定此基因的副产品。
克隆一个生物体意味着创造一个与原先的生物体具有完全一样的遗传信息的新生物体。在现代生物学背景下,这通常包括了体细胞核移植。在体细胞核移植中,卵母细胞核被除去,取而代之的是从被克隆生物体细胞中取出的细胞核,通常卵母细胞和它移入的细胞核均应来自同一物种。由于细胞核几乎含有生命的全部遗传信息,宿主卵母细胞将发育成为在遗传上与核供体相同的生物体。线粒体DNA这里虽然没有被移植,但相对来讲线粒体DNA还是很少的,通常可以忽略其对生物体的影响。
克隆在园艺学上是指通过营养生殖产生的单一植株的后代。很多植物都是通过克隆这样的无性生殖方式从单一植株获得大量的子代个体。
利用克隆技术可以在抢救珍奇濒危动物、扩大良种动物群体、提供足量试验动物、推进转基因动物研究、攻克遗传性疾病、研制高水平新药、生产可供人移植的内脏器官等研究中发挥作用,但如果将其应用在人类自身的繁殖上,将产生巨大的伦理危机。
克隆是英文 clone的音译,简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式,常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条、扦插或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。科学家把人工遗传操作动、植物的繁殖过程叫克隆,这门生物技术叫克隆技术。
克隆技术的设想是由德国胚胎学家于1938年首次提 出的,1952年,科学家首先用青蛙开展克隆实验,之后不断有人利用各种动物进行克隆技术研究。由于该项技术几乎没有取得进展,研究工作在80年代初期一度进入低谷。 后来,有人用哺乳动物胚胎细胞进行克隆取得成功。 1996年7月5日,英国科学家伊恩·维尔穆特博士用成年羊体细胞克隆出一只活产羊,给克隆技术研究带来了重大突破,它突破了以往只能用胚胎细胞进行动物克隆的技术难 关,首次实现了用体细胞进行动物克隆的目标,实现了更高意义上的动物复制。研究克隆技术的目标是找到更好的办法改变家畜的基因构成,培育出成群的能够为消费者提供可能需要的更好的食品或任何化学物质的动物。
克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中,利用微电流刺激等使两者融合为一体,然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎,当胚胎发育到一定程度后(罗斯林研究所克隆羊采用的时间约为 6天)再被植入动物子宫中使动物怀孕使可产下与提供细胞 者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造,那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。培育成功三代克隆鼠的“火奴鲁鲁技术”与克隆多利羊技术的主要区别在于克隆过程中的遗传物质不经过培养液的培养,而是直接用物理方法注入卵细胞。这一过程中采用化学刺激法代替电刺激法来重新对卵细胞进行控制。1998年7月 5日,日本石川县畜产综合中心与近畿大学畜产学研究室的科学家宣布,他们利用成年动物体细胞克隆的两头牛犊诞生。这两头克隆牛的诞生表明克隆成年动物的技术是可重复的。
古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事,表达了人类对复制自身的幻想。1938 年,德国科学家首次提出了哺乳动物克隆的思想,1996年,体细胞克隆羊“多利”出世后,克隆迅速成为世人关注的焦点,人们不禁疑问:我们会不会跟在羊的后面?这种疑问让所有人惶惑不安。然而,反对克隆的喧嚣声没有抵过科学家的执着追求,伴随着牛、鼠、猪乃至猴这种与人类生物特征最为相近的灵长类动物陆续被克隆成功,人们已经相信,总有一天,科学家会用人类的一个细胞复制出与提供细胞者一模一样的人来,克隆人已经不是科幻小说里的梦想,而是呼之欲出的现实。目前,已有三个国外组织正式宣布他们将进行克隆人的实验,美国肯塔基大学的扎沃斯教授正在与一位名叫安提诺利的意大利专家合作,计划在两年内克隆出一个人来。
由于克隆人可能带来复杂的后果,一些生物技术发达的国家,大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。克林顿说:“通过这种技术来复制人类,是危险的,应该被杜绝!”全国政协委员、中国科学院国家基因研究中心主任洪国藩也明确表示反对进行克隆人的研究,而主张把克隆技术和克隆人区别开来。 克隆人,真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗?
实际上,人们不能接受克隆人实验的最主要原因,在于传统伦理道德观念的阻碍。千百年来,人类一直遵循着有性繁殖方式,而克隆人却是实验室里的产物,是在人为操纵下制造出来的生命。尤其在西方,“抛弃了上帝,拆离了亚当与夏娃”的克隆,更是遭到了许多宗教组织的反对。而且,克隆人与被克隆人之间的关系也有悖于传统的由血缘确定亲缘的伦理方式。所有这些,都使得克隆人无法在人类传统伦理道德里找到合适的安身之地。但是,正如中科院院士何祚庥所言:“克隆人出现的伦理问题应该正视,但没有理由因此而反对科技的进步”。人类社会自身的发展告诉我们,科技带动人们的观念更新是历史的进步,而以陈旧的观念来束缚科技发展,则是僵化。历史上输血技术、器官移植等,都曾经带来极大的伦理争论,而当首位试管婴儿于1978年出生时,更是掀起了轩然大波,但在21世纪,人们已经能够正确地对待这一切了。这表明,在科技发展面前不断更新的思想观念并没有给人类带来灾难,相反地,它造福了人类。就克隆技术而言,“治疗性克隆”将会在生产移植器官和攻克疾病等方面获得突破,给生物技术和医学技术带来革命性的变化。比如,当你的女儿需要骨髓移植而没有人能为她提供;当你不幸失去5岁的孩子而无法摆脱痛苦;当你想养育自己的孩子又无法生育……也许你就能够体会到克隆的巨大科学价值和现实意义。治疗性克隆的研究和完整克隆人的实验之间是相辅相成、互为促进的,治疗性克隆所指向的终点就是完整克隆人的出现,如果加以正确的利用,它们都可以而且应该为人类社会带来福音。
科学从来都是一把双刃剑。但是,某项科技进步是否真正有益于人类,关键在于人类如何对待和应用它,而不能因为暂时不合情理就因噎废食。克隆技术确实可能和原子能技术一样,既能造福人类,也可祸害无穷。但“技术恐惧”的实质,是对错误运用技术的恐惧,而不是对技术本身的恐惧。目前,世界各国对克隆人的态度多有“暧昧”,英国在2012年以超过三分之二的多数票通过了允许克隆人类早期胚胎的法案,而在美国、德国、澳大利亚,也逐渐听到了要求放松对治疗性克隆限制的声音。可以说,哪一个国家首先掌握了克隆人的技术,就意味着这个国家拥有了优势和主动,而起步晚的国家可能因此而遭受现在还无法预测的损失。如同当年美国首先掌握了原子能技术,虽然这项技术从一开始便展现着它罪恶的一面,但后来各国又不得不加紧这方面的研究和实验。单从这个角度上讲,对克隆人实验采取简单否定的态度也是值得探讨的。
至于人们担忧克隆技术一旦成熟,会有用心不良者克隆出千百个“希特勒”,或者克隆出另一个名人来混淆视听,则是对克隆的误解。克隆人被复制的只是遗传特征,而受后天环境里诸多因素影响的思维、性格等社会属性不可能完全一样,即克隆技术无论怎样发展,也只能克隆人的肉体,而不能克隆人的灵魂,而且,克隆人与被克隆人之间有着年龄上的差距。因此,所谓克隆人并不是人的完全复制,历史人物不会复生,现实人物也不必担心多出一个“自我”来。
尽管克隆研究取得了很大进展,目前克隆的成功率还是相当低的:多利出生之前研究人员经历了276次失败的尝试;70只小牛的出生则是在9000次尝试后才获得成功,并且其中的三分之一在幼年时就死了;Prometea也是花费了328次尝试才成功出生。而对于某些物种,例如猫和猩猩,到2013年还没有成功克隆的报道。而狗的克隆实验,也是经过数百次反覆试验再得来的成果。
多利出生后的年龄检测表明其出生的时候就上了年纪。她6岁的时候就得了一般老年时才得的关节炎。这样的衰老被认为是端粒的磨损造成的。端粒是染色体位于末端的。随着细胞分裂,端粒在复制过程中不断磨损,这通常认为是衰老的一个原因。然而,研究人员在克隆成功牛后却发现它们实际上更年轻。分析它们的端粒表明它们不仅是回到了出生的长度,而且比一般出生时候的端粒更长。这意味着它们可以比一般的牛有更长的寿命,但是由于过度生长,它们中的很多都过早夭折了。研究人员相信相关的研究最终可以用来改变人类的寿命。 克隆羊“多利”的诞生在全世界掀起了克隆研究热潮,随后,有关克隆动物的报道接连不断。1997年3月,即“多利”诞生后近1个月的时间里,美国、中国台湾和澳大利亚科学家分别发表了他们成功克隆猴子、猪和牛的消息。不过,他们都是采用胚胎细胞进行克隆,其意义不能与“多利”相比。同年7月,罗斯林研究所和PPL公司宣布用基因改造过的胎儿成纤维细胞克隆出世界上第一头带有人类基因的转基因绵羊“波莉”(Polly)。这一成果显示了克隆技术在培育转基因动物方面的巨大应用价值。
1998年7月,美国夏威夷大学Wakayama等报道,由小鼠卵丘细胞克隆了27只成活小鼠,其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代,这是继“多利”以后的第二批哺乳动物体细胞核移植后代。此外,Wakayama等人采用了与“多利”不同的、新的、相
对简单的且成功率较高的克隆技术,这一技术以该大学所在地而命名为“檀香山技术”。
此后,美国、法国、荷兰和韩国等国科学家也相继报道了体细胞克隆牛成功的消息;日本科学家的研究热情尤为惊人,1998年7月至1999年4月,东京农业大学、近畿大学、家畜改良事业团、地方(石川县、大分县和鹿儿岛县等)家畜试验场以及民间企业(如日本最大的奶商品公司雪印乳业等)纷纷报道了,他们采用牛耳部、臀部肌肉、卵丘细胞以及初乳中提取的乳腺细胞克隆牛的成果。至1999年底,全世界已有6种类型细胞——胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管/子宫上皮细胞、肌肉细胞和耳部皮肤细胞的体细胞克隆后代成功诞生。
2000年6月,中国西北农林科技大学利用成年山羊体细胞克隆出两只“克隆羊”,但其中一只因呼吸系统发育不良而早夭。据介绍,所采用的克隆技术为该研究组自己研究所得,与克隆“多利”的技术完全不同,这表明我国科学家也掌握了体细胞克隆的尖端技术。
在不同种间进行细胞核移植实验也取得了一些可喜成果,1998年1月,美国威斯康星一麦迪逊大学的科学家们以牛的卵子为受体,成功克隆出猪、牛、羊、鼠和猕猴五种哺乳动物的胚胎,这一研究结果表明,某个物种的未受精卵可以同取自多种动物的成熟细胞核相结合。虽然这些胚胎都流产了,但它对异种克隆的可能性作了有益的尝试。1999年,美国科学家用牛卵子克隆出珍稀动物盘羊的胚胎;我国科学家也用兔卵子克隆了大熊猫的早期胚胎,这些成果说明克隆技术有可能成为保护和拯救濒危动物的一条新途径。
是把甲的细胞中的细胞核提出植入已经去掉细胞核的乙细胞中,在植入丙的子宫中,这样生出来的就会像甲1979年春,中国科学院武汉水生生物研究所的科学家用鲫鱼囊胚期的细胞进行人工培养,经过385天59代连续传代培养后,用直径10微米左右的玻璃管在显微镜下从培养细胞中吸出细胞核,与此同时,除去鲫鱼卵细胞的核,让卵细胞留出空间作好接纳囊胚细胞核的准备,一切准备就绪后,把玻璃管吸出的核移放到空出位置的鲫鱼卵细胞内,得到了囊胚细胞核的卵细胞在人工培养下大部分夭亡了,在189个这种换核卵细胞中,只有两个孵化出了鱼苗,而最终只有一条幼鱼度过难关,经过80多天培养后长成8 厘米长的鲫鱼。这种鲫鱼并没有经过雌、雄细胞的结合,仅仅是给卵细胞换了个囊胚细胞的核,实际上是由换核卵产生的,因此是克隆。
我国著名学者童第周在1978年成功地进行了黑斑蛙的克隆试验,他将黑斑蛙的红细胞核移入事先除去了核的黑斑蛙卵中,这种换核卵最后长成能在水中自由游泳的蝌蚪。鱼类换核技术的成熟和两栖类换核的成功,使一批从事良培育工作的科学家激动不己,既然鲫鱼的囊胚细胞核取代鲫鱼卵细胞核后能得到克隆鱼,那么异种鱼换核能否得到新的杂种鱼呢?我国科学家首先提出了这个问题,也就是培养克隆鲫鱼成功的那个研究所,设法把鲤鱼胚胎细胞的核取代了鲫鱼卵细胞的核。鲤鱼细胞核和鲫鱼卵细胞质居然能相安无事,并开始了类似受精卵分裂发育的过程,最后长出有"胡须"的"鲤鲫鱼",这鱼有"胡须",生长快,完全像鲤鱼,但它的侧线鳞片数和脊椎骨的数目与鲫鱼相同,而且鱼味鲜美不亚于鲫鱼。这种人工克隆新鱼种的出现为鱼类育种开辟了新途径。
2、国家自然科学基金委的资助
国家自然科学基金委先后资助克隆动物的研究20项,并取得了很大的进展。近年来国家自然科学基金委又制定了资助克隆技术研究的对策。
1985年,国家自然科学基金委资助中科院发育生物研究所陆德裕研究员主持的“哺乳动物胚胎细胞发育能力的研究以及克隆动物的培养”,以去核卵母细胞发育作受体,移植到兔输卵管中培养,约25%发育成胚胎;利用兔的原始外胚层、胚胎外胚层、原始生殖细胞基进行实验,得到35%-100%的嵌合体兔。 1987年,资助中科院发育生物所沈立兵博士主持的“猪的嵌合体研究”,进行了15组胚胎移植,怀胎率40%,其中2号母猪于1990年10月5日产下2 头嵌合体仔猪。1987年,资助西北农业大学王建辰教授主持的“绵—山羊胚胎融合及山羊卵核移植”,在世界上获得了首批山羊卵核移植后代,有5只山羊产出5只卵核移植后代,建立了山羊留名核移植程序,实现了山羊胚胎“克隆化”的可能性。1992年,资助江苏省农科院王斌助理研究员主持的“兔胚细胞周期影响核移植重组胚核质作用”,以兔胚卵裂球作供体核,将其移入去核卵母细胞,电融合后重组成胚,获得5只移核家兔。同年,资助湖北省农科院赵浩斌副研究员等主持的“猪卵核移植的研究”,建立了实验模型,得到了移核猪。
有部分研究内容,如牛早期胚的分割和胚胎移植,以及转基因鱼的研制等,已纳入国家“863”高技术计划。
国家自然科学基金委员会特别关注和鼓励基础理论问题的探索,审慎和积极地抉择这一理论和技术的发展,并制定出基本对策:一如既往地支持对克隆技术开展系统深入地研究;重视将克隆技术应用于医学科学领域的研究;鼓励克隆动物技术为畜牧业发展、生物药物开发、珍稀动物保护做出贡献,鉴于克隆人涉及重大的社会理论问题,国家自然科学基金委决定不资助克隆人的研究。
3、中国克隆动物研究大事记:
60年代,生物学家童第周对金鱼、鲫鱼进行细胞核移植。
1990年5月,西北农业大学畜牧所克隆一只山羊。
1992年,江苏农科院克隆一只兔子。
1993年,中科院发育生物学研究所与扬州大学农学院合作,克隆一只山羊。
1995年7月,华南师大与广西农大合作,克隆一头奶牛、黄牛杂种牛。
1995年10月,西北农大克隆6头猪。
1996年12月,湖南医大克隆6只老鼠。同年中国农科院畜牧所克隆一头公牛犊。(以上为胚胎细胞克隆研究)。
1997年3月,陈大元率先提出了克隆大熊猫的设想。
1999年,中国科学院动物研究所研究员陈大元领导的小组将大熊猫的体细胞植入去核后的兔卵细胞中,成功地培育出了大熊猫的早期胚胎。克隆大熊猫面临的两个关键问题中的一个已经解决。
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