韩国克隆人细胞是“处女分娩”的产物

欺诈性克隆细胞可能是人类卵子直接转化为干细胞的首个例子

研究人员表示,他们已经证实了此前的怀疑,即声称从首个人类克隆胚胎中提取胚胎干细胞的、名誉扫地的韩国科学家黄禹锡,实际上是由于孤雌生殖过程才得以存在,在这个过程中,卵细胞无需精子受精即可产生胚胎。

今天在线发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell) 杂志上的一份报告称,遍布细胞染色体的一系列遗传标记显示出与孤雌生殖小鼠而非克隆小鼠相同的模式。

结果表明,尽管黄禹锡在实现首个人类克隆方面欺骗了世界,但他的团队率先成功进行了人类孤雌生殖,这可能为创造与女性基因匹配的细胞以移植回其体内治疗退行性疾病提供了一种方法。


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“我认为这是一篇极其重要且可靠的论文,”应用细胞技术公司(一家总部位于加利福尼亚州阿拉米达的再生医学公司)的研究副总裁兼科学发展负责人、干细胞研究员罗伯特·兰扎说,他没有参与这项研究。“它最终证明,有问题的干细胞系并非如声称的那样是克隆的,而是通过孤雌生殖产生的。”

此前,另一家加利福尼亚干细胞公司,位于奥申赛德的国际干细胞公司 (ISC) 上个月宣布,它首次成功实现了人类孤雌生殖。去年,意大利研究人员声称已经实现了同样的壮举,但尚未公布他们的结果。

兰扎说:“现在有两个独立的团队实现了这一目标,这让我更有信心。”

这一新发现为 2004 年 2 月首次震惊科学界的故事带来了某种程度的终结,当时黄禹锡和首尔国立大学的同事宣布,他们通过将一名女性捐赠者的细胞核转移到她的一个去核卵细胞中(一种称为体细胞核移植 (SCNT) 的程序)克隆了一个女性捐赠者的细胞,并从由此产生的融合物中收获了胚胎干细胞。他们于次月在《科学》(Science) 杂志上发表了这一结果。

2006 年 1 月,在大学的调查得出结论,黄禹锡伪造了证据之后,这一说法化为乌有,此前,该大学对前一年发表的一篇里程碑式论文也进行了类似的谴责性评估,该论文虚假地报告称,创造了 11 条与捐赠者基因匹配的细胞系。

未解之谜

克隆细胞应该与其供体相同,但调查发现,在 2004 年细胞中存在的 48 个常见遗传变异或标记物中,有 8 个与其明显的供体不匹配。调查人员提出了孤雌生殖作为最可能的解释,但无法确定。

后来,在与欧洲同事的一次偶然讨论中,波士顿儿童医院和哈佛干细胞研究所的干细胞研究员乔治·戴利得知,他们在该工作被撤回之前收到了该细胞系的样本。“我们读到了有关该细胞是孤雌生殖细胞的怀疑,但同时也意识到它从未真正被证实,”戴利说。

为了解决这个问题,他们分析了该细胞系在基因组中 500,000 个位置的遗传序列。

戴利说,任何两个人的 DNA 平均每 1,000 个亚单位或碱基对中就会有一个差异。当来自精子细胞的染色体与卵子的染色体结合时,这些单核苷酸多态性(SNP 或“snips”)往往彼此不匹配。

克隆细胞也是如此。但相比之下,孤雌生殖细胞中成对的匹配染色体往往在中间匹配,而在末端附近有所不同,这是由于一种称为重组的遗传混合过程造成的。在他们的论文中,戴利和同事报告说,韩国细胞系中的 SNP 确实在染色体中心附近匹配,类似于该团队为比较而创建的五条孤雌生殖小鼠细胞系。

在另一项分析中,他们还发现,有三个区域缺乏化学修饰或印记,而父系基因会将这些印记强加给受精卵,以防止这些基因被激活。

ISC 的总裁兼研究主任杰弗里·贾努斯同意“黄禹锡博士的细胞具有在孤雌生殖细胞中发现的特征”,但仍持谨慎态度,称“还需要进一步研究”。

这一切的讽刺之处

干细胞专家表示,黄禹锡及其团队可能根本不知道他们取得了什么成就,因为如果他们知道,他们就会声称自己功不可没。

“我认为这……与他们声称的 SCNT 一样令人兴奋,”宾夕法尼亚州立大学的干细胞研究员肯特·弗拉纳说,他是猴子孤雌生殖的先驱。“孤雌生殖子本质上是不可存活的胚胎,所以你不会破坏胚胎,这具有一些伦理优势。”

弗拉纳说,韩国团队使用了一种在诱导孤雌生殖和 SCNT 尝试中都很常见的程序,他们将钙和蛋白质合成抑制剂注入卵细胞,以模拟精子使卵子受精时发生的情况。

为了实现 SCNT,他们首先必须提取每个卵子的 DNA,然后注射供体细胞核。戴利说,韩国科学家一定是不小心将 DNA 完整地留在他们注射的 242 个卵细胞中的一个中。“他们声称他们验证了 DNA 的去除,”戴利说,“但显然他们没有做到。”

弗拉纳说,如果注射针在从卵子中拔出时将供体细胞核拉出,或者如果卵子以某种方式排斥了引入的细胞核,则供体细胞核的注射可能会失败。

黄禹锡的团队声称,部分原因是由于他们表明通常由父系 DNA 激活的两个基因在细胞中处于非活动状态,从而排除了孤雌生殖作为一种解释。但戴利说,此类实验很容易被误解,并且不如 SNP 测序那样具有说服力。

弗拉纳说:“我认为他们只是被他们希望完成的目标蒙蔽了双眼,以至于错过了它。”

因此,在《科学》(Science) 杂志撤回 2004 年的论文一年多之后,ISC 的研究人员在 6 月下旬得以在《克隆与干细胞》(Cloning and Stem Cells) 杂志上声称发现了人类孤雌生殖细胞系。该小组报告称,通过在温暖、低氧的培养基中孵育卵子,培育出了多条孤雌生殖胚胎干细胞系。

弗拉纳说,在今天的公告之前,这项工作已经“非常令人信服”,而且出人意料地成功:在捐赠的约 50 个卵子中,该公司培育出了 6 条细胞系。他说,猴子的孤雌生殖通常每 90 个卵子才成功一次。

押注孤雌生殖子

孤雌生殖细胞的治疗潜力仍有待观察。来自父系 DNA 的印记缺失可能会导致细胞在发育过程中表现异常。此外,它们必须具有匹配的免疫蛋白才能移植回供体体内。

兰扎说,原则上,孤雌生殖细胞系组织库可能包含足够多的不同免疫蛋白组合,以治疗多达一半的美国人口——包括男性和女性。但他补充说,如果人类孤雌生殖子通常包含与韩国细胞一样多的遗传错配,那么创建这样一个组织库所需的卵子数量可能会非常庞大。

戴利说,他的团队希望从患有遗传病的女性那里获得捐赠的卵子,并利用孤雌生殖来创建细胞系,以研究这些疾病。未来,研究人员将不得不确定类似的细胞在移植时是否安全有效。

戴利说:“要实现这些细胞的治疗用途,我们还有很长的路要走。”

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