编者按:以下文章经The Conversation UK许可转载,The Conversation UK 是一家报道最新研究的在线出版物。
作者:伊恩·威尔穆特,爱丁堡大学
正如在西伯利亚北部发现猛犸象骨骼后有人提议的那样,不太可能以我们创造多莉羊的方式克隆猛犸象。发现 然而,这个想法促使我们考虑其他途径的可行性。即使多莉方法不可行,如果能够找到有活力的猛犸象细胞,那么在生物学上,还有其他方法可以进行有趣的研究。
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为了诞生像多莉一样的克隆体,需要有近亲物种的雌性个体来提供未受精的卵子,并且,如果产生克隆胚胎,则需要代孕。克隆依赖于拥有两个细胞。其中一个是大约在动物通常交配时从动物身上取回的卵子。
实际上,需要的不仅仅是一个卵子,而是数百甚至数千个卵子,以便有机会优化克隆技术。克隆过程效率非常低下。毕竟,经过多年的绵羊卵子研究,多莉是唯一一个从 277 个克隆胚胎中发育出来的个体。在研究持续进行的物种中,典型的成功率充其量也只有 5% 左右。
象卵
在这种情况下,建议使用大象的卵子。由于大象有灭绝的危险,因此尝试从大象身上获取 500 个卵子显然是不合适的。但是,还有另一种选择。
不同哺乳动物卵巢功能调节机制存在相当大的相似性。研究表明,如果将大象的卵巢组织移植到小鼠体内,可以刺激大象卵子的成熟。
通过这种方式,如果从死亡的大象身上获取卵巢组织,则有可能在一段时间内获得相当数量的象卵。
‘难道我还不够多毛吗?’ShaneRounce.com
猛犸象细胞是提供控制发育的遗传信息所必需的。建议是从西伯利亚北部冰冻地区露出的骨骼骨髓中回收细胞。然而,这些细胞在冰雪融化的温度下会迅速退化。这意味着骨骼中的细胞在解冻时可能无法发挥这种作用。
如果可以从尽可能低的温度下回收骨骼,而不是等到它们从雪中露出,那么细胞存活的机会将会增加。然后可以快速加热细胞。或者,可以将细胞核直接转移到卵子中。
胚胎发育的最早阶段 受蛋白质控制,这些蛋白质在卵子从卵巢排出时就存在于卵子中。例如,其中一种在细胞分裂中起着关键作用。这些蛋白质共同具有修复受损细胞核的非凡能力,因此细胞是否具有活力可能不是绝对必要的。最好是将猛犸象细胞核立即引入卵子中,方法是将受损细胞的内容物注射到卵子中。
2008 年的研究发现,当将冻干绵羊细胞的细胞核转移到卵子中时,一些克隆胚胎发育了几天,但没有发育到足月。这非常清楚地表明了卵子修复受损细胞核的能力。然而,冻干细胞可能比那些在仍有液体存在的情况下冷冻的细胞更稳定。就猛犸象而言,细胞很可能会被液体形成的大冰晶杀死。
代孕母亲?理查德·托维尔
最后,如果能够产生正常发育了几天的胚胎,则必须将其转移到代孕母亲体内以完成妊娠。胚胎移植仅在不到十几种物种中常规进行,大象不属于其中之一。胚胎移植的成功取决于将胚胎引入处于接受状态的子宫。目前,许多动物园的研究正在确定大象产生这种状态的机制。
综上所述,可以看出,关于有活力细胞的可用性存在生物学上的不确定性,并且要成功克隆猛犸象,必须开发几种复杂的技术。不能保证这些技术在生物学上是可行的。物种之间可能存在未知的差异,这将阻止我们在绵羊身上开发的程序在猛犸象身上取得成功。
猛犸象干细胞
另一种目标是尝试使用猛犸象细胞来生产干细胞。在几种不同的物种中,仅通过引入四种选定的蛋白质就可以使成体细胞具有胚胎干细胞的特征。这四种因子赋予胚胎干细胞独特的特征,并且被发现能够将这些特征强加于皮肤细胞。这种类型的干细胞可以在实验室中长期培养,同时保持形成身体所有组织的能力。
它们将为比较猛犸象细胞和大象细胞提供非凡的机会。这些知识将具有基础生物学意义。它将使我们能够开始回答开创性的问题。这些物种的细胞和组织之间有什么差异?有什么相似之处?猛犸象生活在不同的气候中,那么它们的细胞代谢是否不同?这些信息是否为了解猛犸象灭绝的原因提供了线索?
这种类型的干细胞也可以被诱导形成配子。如果细胞来自雌性,这可能会为研究以及可能的育种(包括猛犸象的克隆)提供另一种卵子来源。
如果来自雄性,它们将是精子,并且它们可能能够使卵子受精以产生新的猛犸象胚胎。了解猛犸象精子是否可以使象卵受精将很有趣。如果是这样,胚胎是否会发育到足月以产生杂交动物?
物种之间杂交只有很小一部分会产生有活力的后代,但骡子就是一个例子,并且已经被人类使用了几个世纪。
拉布拉多犬-猛犸象杂交种?PetsAdviser
在所有这些讨论中,有必要考虑动物的福利。猛犸象生活在寒冷的气候中,而它们目前的亲戚,包括潜在的代孕母亲,生活在温暖的地区。
为母亲和克隆体提供合适的温度、湿度和饮食环境至关重要。几乎可以肯定需要将动物圈养起来,因此必须提供尽可能有趣的环境。理想情况下,这应该包括其他大象、猛犸象或杂交种,以便为动物提供社交互动。
因此,虽然目前不太可能,但在长期内,开发某种形式的猛犸象生物或杂交种可能是可行的,这方面的研究可能会带来重大的生物学发现和进步。
这是生物学的另一个领域,干细胞研究将非常有价值。在干细胞研究而不是克隆中,对动物福利或动物对环境的影响的担忧也会减少。总而言之,如果有可能找到有活力的猛犸象细胞,那么生产猛犸象干细胞的研究将是合适的选择,并且在科学上具有非凡的回报。
开发克隆方法的研究得到了以下公共机构的支持:Roslin Institute、Biotechnology Biological sciences Research Council、欧盟、贸易和工业部、农业渔业和食品部。此外,资金由 Animal Biotechnology Cambridge 和 Geron Corporation of Menlo Park California 提供。
本文最初发表于 The Conversation。阅读原文。