自从多莉羊在苏格兰诞生后的十年里，克隆技术作为一种低效的科学缓慢发展。已经有几种哺乳动物物种使用相同的核移植技术被克隆出来。但即使是对小鼠——注定用于人类应用的技术和疗法的基准模型生物——的研究也一直受到低克隆效率率的阻碍，大约每植入100个胚胎才诞生一只幼崽。
“失败率太高了，每天都在努力让事情有所进展，”纽约洛克菲勒大学的发育生物学家彼得·蒙巴尔茨说。“我们都在努力理解这是为什么。是我们的技术不够好吗？也许我们对细胞不够温和？或者，是否存在生物学解释——也许我们一直使用的细胞类型是错误的？”
现在，蒙巴尔茨与洛克菲勒大学和霍华德·休斯医学研究所的哺乳动物细胞生物学家伊莱恩·富克斯合作，为确定克隆的最佳实践增加了另一个数据点。研究人员的实验室在本周的《美国国家科学院院刊》上宣布，他们利用小鼠皮肤细胞克隆出了小鼠，其中几只存活到了成年；最年长的幼崽现在已经快两岁了。
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核移植已被用于使用一系列不同的细胞类型克隆小鼠：淋巴细胞、神经元和结缔组织都已被使用。核移植包括将干细胞（或分化细胞）的细胞核注射到已去除细胞核的卵细胞中。将杂交细胞培养以产生囊胚——胚胎的前体——然后植入小鼠的子宫，在那里它发育成胎儿。最常见的核移植供体细胞类型来自卵丘细胞，它包围着发育中的卵子或卵母细胞。（考虑到它们的来源，卵丘细胞只能克隆雌性小鼠也就不足为奇了。）
在目前的研究中，富克斯的团队使用了角质形成细胞干细胞，这些细胞参与毛发生长周期和皮肤伤口愈合，来自小鼠毛囊的一部分，称为隆突。这些成年干细胞易于收集，处于静止状态——因此它们不会持续分裂——并且仍然能够发育成许多细胞类型。细胞取自小鼠的背部，然后（使用富克斯团队几年前开发的技术）将干细胞分选出来，并交付给蒙巴尔茨进行核移植。除了角质形成细胞干细胞外，该团队还使用卵丘细胞和进一步分化的皮肤细胞进行了核移植。
“在这种情况下，我们所做的是使用明确定义的干细胞来询问：与典型的分化细胞（如卵丘细胞）相比，它们是否具有更高的效率百分比？”蒙巴尔茨解释说。“答案是，嗯，是的。虽然不显著，但确实是。”
代孕母亲总共分娩了 32 只小鼠——其中 19 只最初是角质形成细胞干细胞，6 只来自卵丘细胞，7 只来自成熟皮肤细胞。对于雌性小鼠，角质形成细胞在克隆效率方面略微优于卵丘细胞：前者的囊胚移植到子宫后发育成幼崽的比例为 1.6%，而后者为 1.2%。然而，最初是角质形成细胞的雄性幼崽的克隆效率为 5.4%。“我们并没有打算比较雄性和雌性，”蒙巴尔茨指出。
“雄性和雌性干细胞克隆率的差异似乎可能与表观遗传学有关，”富克斯补充说，她指的是对基因功能的非DNA序列改变的影响。表观遗传学对于核移植非常重要，因为干细胞中的染色体必须被重新编程才能像胚胎染色体一样表现。然而，在雌性细胞的情况下，每个细胞中的两条 X 染色体中只有一条是活跃的，这使得重新分配更加困难。“我认为直观地想到 X 染色体失活是重新编程必须为雌性细胞解决的额外障碍，”蒙巴尔茨说。
康涅狄格大学再生生物学中心主任杰里·杨表示，他的实验室去年报告称，完全分化的骨髓细胞在克隆小鼠方面比来自同一来源的干细胞表现更好。他表示，这项新研究“证实了成年干细胞与他们使用的卵丘细胞一样适用于核移植克隆。”他补充说，观察到的雄性和雌性克隆效率的差异将为更多研究打开大门，以探究为什么雄性细胞可能比雌性细胞更容易重新编程。
富克斯说，这项发现表明，核移植有一天可以用于从成年干细胞创建新的胚胎干细胞系，使研究人员不仅可以研究阿尔茨海默病和帕金森病等疾病，还可以创建一套特定于个人的干细胞，来自他或她自己的皮肤，从而避免免疫反应排斥等并发症。
“在这篇论文中，我们没有获得胚胎干细胞系，”蒙巴尔茨明确指出，并补充说，“考虑到人类卵母细胞的珍贵性，我们必须真正确保我们使用尽可能好的条件和尽可能好的细胞类型。我们不能浪费卵母细胞。”