自1997年克隆绵羊多莉向世界公布以来,她一直处于争议的中心。在哲学思考之下,克隆技术的科学性——特别是用于启动该过程的细胞类型——一直是争论的焦点。一些人认为,所谓的成体干细胞——大多数组织中的根细胞,在受损组织需要替换时会发挥作用——必然参与其中。但一项针对小鼠的新测试表明,就目前的克隆技术而言,成体干细胞实际上比普通细胞更糟糕。此外,该实验利用完全形成的白细胞中包含的遗传物质,产生了两个克隆幼崽。
克隆依赖于一种称为体细胞核移植的过程,其中供体细胞的细胞核被转移到已去除染色体的受精卵中。该卵现在包含供体基因组的精确副本,如果将其植入代孕母亲体内一切顺利,就会产生克隆。康涅狄格大学的杨向中和匹兹堡大学的程涛以及许多同事检查了三种不同类型细胞的克隆潜力:造血干细胞、祖细胞和粒细胞。每种细胞都代表了血细胞分化过程中的不同阶段;干细胞可以变成任何类型的血细胞,祖细胞已经走上特定的轨道,而粒细胞是一种特定类型的白细胞(进一步指定为中性粒细胞)。
研究人员预计,从干细胞转移的细胞核在创造克隆方面效果最好。“我们认为成体干细胞会产生更高的效率,而终末分化细胞的效率会最低或为零,”杨解释说。“令我们惊讶的是,当我们比较来自同一动物的细胞时,我们发现效率不是从干细胞到分化细胞的降低,而是大幅增加。”事实上,只有 4% 的干细胞转移产生了早期胚胎,而祖细胞为 8%,粒细胞为 35%。根据 10 月 1 日在线发表在《自然·遗传学》上的论文,在 1,368 次粒细胞转移中,至少有 34% 达到了囊胚阶段,并且实际上有两个产生了活着的幼崽(但它们没有存活太久)。
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这是一个在多个层面上的重要证实:最关键的是,成体干细胞非常难以收集和储存,而分化细胞则数量充足且稳定。“你可以在你身体的任何部位获得[分化细胞],”杨指出。“大多数成体干细胞在没有分化的情况下无法在体外培养。”此外,治疗性克隆的希望寄托于从患病患者身上采集的细胞中产生胚胎干细胞的能力。
从胚胎而不是成体中采集的干细胞仍然是克隆和其他目的最强大的细胞;杨的团队表明,从这种细胞进行克隆的成功率达到 49%,并产生了 18 只小鼠幼崽。当然,这种胚胎干细胞在成体患者中是无法获得的,因此能够从普通细胞中创造它们是重要的一步。但关于克隆的最佳方法仍然存在谜团。“我们认为成体干细胞更处于静止状态;我们认为这就像一扇锁上的门,”杨解释说。“我们认为分化是一种打开一些门的方式,使核移植程序更容易回到胚胎干细胞状态。”
“我们从一项正在进行的研究中获得了一些非常令人鼓舞的数据,表明你可以修改细胞的状态并提高克隆效率,”他补充说。“如果我们修改表观遗传状态”,即打开或关闭某些基因,“效率可能会提高。这为许多不同的研究打开了大门。”多莉的基因组很可能来自一个分化细胞,但寻找创造克隆动物的最佳方法仍在继续。