二十年前,在苏格兰爱丁堡郊外的山丘上,阳光明媚,老朋友和科学同事伊恩·威尔穆特和艾伦·特朗森一起徒步旅行。在城市上空的高处,威尔穆特透露他有一个秘密要分享。作为一个更大规模研究的一部分,他和几位同事在实验室成功地培育出了一只小羊羔——不是来自卵子和精子,而是来自成年母羊乳腺的DNA。他们克隆了一种哺乳动物。“哎呀,我惊呆了,”特朗森说,他当时是——现在也是——澳大利亚墨尔本莫纳什大学的干细胞生物学家。他记得自己重重地坐在附近的一块石头上。那天天气温暖,但当特朗森意识到其中的含义时,他感到一阵寒意掠过全身。“这改变了一切。”
克隆哺乳动物挑战了当时的科学教条。这一成功引发了可怕而奇妙的预测:人类将被克隆。疾病将被预防。失踪的孩子将重生。今天,在1996年7月5日多莉出生二十年后,克隆技术对基础科学的影响已经超出预期,而从公众意识中逐渐淡去的是,在技术上被称为核移植的现实——即用于多莉的克隆形式。
多位科学家表示,在2016年,克隆人仍然不可行,没有科学益处,且风险程度令人无法接受。大多数人表示,他们甚至不知道有人在考虑这一壮举。动物克隆仍然受到限制——尽管可能正在增长。科学家表示,美国和中国正在使用一些农业克隆技术,以利用少数优秀个体的基因,但欧洲议会去年投票禁止为食用目的克隆动物。韩国一位科学家对克隆宠物收费10万美元,尽管对这项服务的需求水平尚不清楚。
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多位研究人员表示,克隆技术最大的影响在于它引发的干细胞进步。干细胞生物学家山中伸弥通过电子邮件表示,多莉的克隆激励他开始开发源自成体细胞的干细胞——这项成就为他赢得了2012年诺贝尔奖。山中伸弥写道:“多莉羊告诉我,即使在哺乳动物细胞中,核重编程也是可能的,这鼓励我启动了自己的项目。”山中伸弥在加州大学旧金山分校和日本京都大学iPS细胞研究与应用中心 (CiRA) 之间分配时间,并担任CiRA主任。他使用成体细胞——首先在小鼠身上,尽管该技术现在在人类细胞中也已可行——来制造干细胞,这些干细胞可以形成各种其他细胞,本质上是将它们的细胞时钟拨回到婴儿期,这样它们就可以成熟为不同的成体细胞。由于它们是人工创造的,并且可以有多种未来,因此被称为诱导多能干 (iPS) 细胞。这些iPS细胞的兴起减少了对胚胎干细胞的需求——胚胎干细胞长期以来引起了一些伦理问题——iPS细胞现在构成了当今大多数干细胞研究的基础。
干细胞生物学家罗宾·洛弗尔-巴杰说,多莉的诞生具有变革意义,因为它证明了成体细胞的细胞核拥有产生另一只动物所需的所有DNA。罗宾·洛弗尔-巴杰是伦敦弗朗西斯·克里克研究所干细胞生物学和发育遗传学部门的负责人。之前的研究人员曾从青蛙胚胎细胞中培育出成年青蛙,或从成年青蛙中培育出青蛙胚胎细胞——但它们的发育在此时停滞了。“多莉是将成体细胞变成成体的第一个例子,”洛弗尔-巴杰说。“这意味着你可以将成体细胞核重新编程回到胚胎阶段。”
多莉于2003年2月14日去世,享年六岁,死于肺部感染,这种感染在无法接触室外的动物中很常见。威尔穆特说,这可能与她是克隆动物无关,威尔穆特现在是爱丁堡大学罗斯林研究所的荣誉教授,他在那里完成了最初的工作。
这只用乳腺细胞制成的绵羊,以美国歌手多莉·帕顿的名字命名而闻名,多莉·帕顿以她丰满的胸部和嗓音而闻名。“这并非意在不尊重这位女士或一般女性,”威尔穆特最近在谈到一位畜牧师建议的名字时说。相反,它帮助使一个研究项目人性化,否则这个项目可能看起来与日常生活脱节。“科学及其展示有时可能看起来非常严肃,”他说。“我认为这对我们有好处——它使我们看起来更有人情味。”
威尔穆特承认,多莉的诞生是一个幸运的意外。他和他的同事们试图用胎儿细胞进行克隆,并将成体细胞用作实验对照——并没有期望它们真的会产生自己的胚胎。“我们最初的目的不是克隆成体细胞。我们最初的目标是使用——理想情况下——胚胎干细胞或类似的东西,”威尔穆特说。“用成体细胞获得成功是一个非常可观、意想不到的额外收获。”
该研究的最初目的是将动物的牛奶生产系统用作一种工厂,生产用于治疗人类疾病的蛋白质。但随着廉价合成化学品的兴起,人们对这个想法的兴趣已经下降。
威尔穆特说,他认为克隆人是可能的——但非常不可取。用于创造多莉的克隆技术已被证明在灵长类动物身上不起作用。他认为使用其他技术可能是可行的,但他表示他坚决反对克隆人的想法。“仅仅因为它现在可能在产生后代方面有效,并不意味着我们应该这样做,”他说。“很可能你会遇到流产、出生异常。”例如,他的实验室在多莉之后不久克隆出的一只小羊羔出现了肺部问题,导致它过度换气并经常昏厥。“看到这种情况发生在动物身上已经够令人痛苦了,”他说。“我不希望成为看着一个克隆孩子的脸说‘非常抱歉’的人。”他指出,随着基因编辑技术的最新进展,克隆技术在纠正基因错误方面的需求将进一步下降。“现在做这件事的理由比以前更少了。”
特朗森说,他认为克隆牲畜胚胎有很大的市场。“那里非常繁忙,有点出乎意料,而且是在暗地里进行的,”他说。“从基因组学角度来看,对于卓越生产和提高生产参数的好处是非常好的,”特朗森补充道。他最近卸任加州再生医学研究所所长,该机构是一家为干细胞研究提供贷款和资助的州立机构,他担任该职位六年。“这可能是促使美国公司继续从事这项工作的驱动力。”
美国政府于2008年决定,克隆牛、山羊和猪与非克隆牛、山羊和猪之间没有明显差异,因此允许在这些动物身上进行克隆过程,尽管主要是为了繁殖而不是肉类生产。在中国,一家名为博雅基因的公司计划生产至少100万头克隆肉牛——该公司一位发言人通过电子邮件写道,这只是中国每年屠宰动物总数的一小部分。“从技术角度和市场角度来看,我们可能正处于将这项技术推向应用的最好时机[在中国]。”
从理论上讲,克隆技术也可以用于复活濒危物种。有人谈论用它来恢复猛犸象、大熊猫甚至尼安德特人——洛弗尔-巴杰认为这些想法“相当愚蠢”。特朗森说,他仍然储存着一批极度濒危的北方毛鼻袋熊的皮肤样本在液氮中,以防有人想尝试恢复该物种的数量。然而,克隆是通过提取成体细胞并将其与受体卵细胞融合而产生的。制造克隆需要完整的细胞核,而大多数已灭绝的物种都无法获得完整的细胞核。
多位研究人员现在正在使用克隆技术来生产胚胎干细胞,从而避免了收集新胚胎的需求。加州大学戴维斯分校的生物学家保罗·克诺普夫勒表示,所谓的体细胞核移植可能有助于研究人员更好地了解早期人类胚胎发生和干细胞生物学,克诺普夫勒并未直接参与这项工作。克诺普夫勒通过电子邮件写道,他“没有看到[这项工作]有任何迫在眉睫的治疗益处,但未来可能会改变。”
克隆已故的亲人——人类或宠物——的想法已经失宠,部分原因是人们认识到环境会影响行为。基因可能相同,但克隆体仍然是同一个可爱的个体吗?“你永远不可能让蒂布尔回来,或者其他什么,”洛弗尔-巴杰说,他指出他认为克隆宠物的想法“很愚蠢”。他补充说,“我能模糊想到的唯一可能的用途是,如果你有一只特别有价值的狗,”它具有像超级嗅探这样的技能,科学家们会想确定这是天生的还是行为性的。
洛弗尔-巴杰甚至更不赞成克隆人的想法。“我们需要更多地了解重编程以及如何使其达到100%的效率,”他说。“我从来没有想到过克隆人类有一个足够好的理由。”