一、克隆的早期研究
克隆一詞是英文單詞clone的音譯，作為名詞，c1one通常被意譯為無性繁殖系。同一克隆內(nèi)所有成員的遺傳構(gòu)成是完全相同的，例外僅見于有突變發(fā)生時。自然界早已存在天然植物、動物和微生物的克隆，例如：同卵雙胞胎實(shí)際上就是一種克隆。然而，天然的哺乳動物克隆的發(fā)生率極低，成員數(shù)目太少（一般為兩個），且缺乏目的性，所以很少能夠被用來為人類造福，因此，人們開始探索用人工的方法來生產(chǎn)高等動物克隆。這樣，克隆一詞就開始被用作動詞，指人工培育克隆動物這一動作。
目前，生產(chǎn)哺乳動物克隆的方法主要有胚胎分割和細(xì)胞核移植兩種。克隆羊“多莉”，以及其后各國科學(xué)家培育的各種克隆動物，采用的都是細(xì)胞核移植技術(shù)。所謂細(xì)胞核移植，是指將不同發(fā)育時期的胚胎或成體動物的細(xì)胞核，經(jīng)顯微手術(shù)和細(xì)胞融合方法移植到去核卵母細(xì)胞中，重新組成胚胎并使之發(fā)育成熟的過程。與胚胎分割技術(shù)不同，細(xì)胞核移植技術(shù)，特別是細(xì)胞核連續(xù)移植技術(shù)可以產(chǎn)生無限個遺傳相同的個體。由于細(xì)胞核移植是產(chǎn)生克隆動物的有效方法，故人們往往把它稱為動物克隆技術(shù)。
采用細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物的設(shè)想，最初由漢斯·施佩曼在1938年提出，他稱之為“奇異的實(shí)驗(yàn)”，即從發(fā)育到后期的胚胎（成熟或未成熟的胚胎均可）中取出細(xì)胞核，將其移植到一個卵子中。這一設(shè)想是現(xiàn)在克隆動物的基本途徑。
從1952年起，科學(xué)家們首先采用青蛙開展細(xì)胞核移植克隆實(shí)驗(yàn)，先后獲得了蝌蚪和成體蛙。1963年，我國童第周教授領(lǐng)導(dǎo)的科研組，首先以金魚等為材料，研究了魚類胚胎細(xì)胞核移植技術(shù)，獲得成功。
哺乳動物胚胎細(xì)胞核移植研究的最初成果在1981年取得——卡爾·伊爾門澤和彼得·霍佩用鼠胚胎細(xì)胞培育出發(fā)育正常的小鼠。1984年，施特恩·維拉德森用取自羊的未成熟胚胎細(xì)胞克隆出一只活產(chǎn)羊，其他人后來利用牛、豬、山羊、兔和獼猴等各種動物對他采用的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了重復(fù)實(shí)驗(yàn)。1989年，維拉德森獲得連續(xù)移核二代的克隆牛。1994年，尼爾·菲爾斯特用發(fā)育到至少有120個細(xì)胞的晚期胚胎克隆牛。到1995年，在主要的哺乳動物中，胚胎細(xì)胞核移植都獲得成功，包括冷凍和體外生產(chǎn)的胚胎；對胚胎干細(xì)胞或成體干細(xì)胞的核移植實(shí)驗(yàn)，也都做了嘗試。但到1995年為止，成體動物已分化細(xì)胞核移植一直未能取得成功。

二、克隆羊“多莉”的意義和引起的反響
以上事實(shí)說明，在1997年2月英國羅斯林研究所維爾穆特博士科研組公布體細(xì)胞克隆羊“多莉”培育成功之前，胚胎細(xì)胞核移植技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展。實(shí)際上，“多莉”的克隆在核移植技術(shù)上沿襲了胚胎細(xì)胞核移植的全部過程，但這并不能減低“多莉”的重大意義，因?yàn)樗�是世界上第一例�?jīng)體細(xì)胞核移植出生的動物，是克隆技術(shù)領(lǐng)域研究的巨大突破。這一巨大進(jìn)展意味著：在理論上證明了，同植物細(xì)胞一樣，分化了的動物細(xì)胞核也具有全能性，在分化過程中細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)沒有不可逆變化；在實(shí)踐上證明了，利用體細(xì)胞進(jìn)行動物克隆的技術(shù)是可行的，將有無數(shù)相同的細(xì)胞可用來作為供體進(jìn)行核移植，并且在與卵細(xì)胞相融合前可對這些供體細(xì)胞進(jìn)行一系列復(fù)雜的遺傳操作，從而為大規(guī)模復(fù)制動物優(yōu)良品種和生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物提供了有效方法。
在理論上，利用同樣方法，人可以復(fù)制“克隆人”，這意味著以往科幻小說中的獨(dú)裁狂人克隆自己的想法是完全可以實(shí)現(xiàn)的。因此，“多莉”的誕生在世界各國科學(xué)界、政界乃至宗教界都引起了強(qiáng)烈反響，并引發(fā)了一場由克隆人所衍生的道德問題的討論。各國政府有關(guān)人士、民間紛紛作出反應(yīng)：克隆人類有悖于倫理道德。盡管如此，克隆技術(shù)的巨大理論意義和實(shí)用價值促使科學(xué)家們加快了研究的步伐，從而使動物克隆技術(shù)的研究與開發(fā)進(jìn)入一個高潮。

三、近3年來克隆研究的重要成果
克隆羊“多莉”的誕生在全世界掀起了克隆研究熱潮，隨后，有關(guān)克隆動物的報道接連不斷。1997年3月，即“多莉”誕生后1個月，美國、中國臺灣和澳大利亞科學(xué)家分別發(fā)表了他們成功克隆猴子、豬和牛的消息。不過，他們都是采用胚胎細(xì)胞進(jìn)行克隆，其意義不能與“多莉”相比。同年7月，羅斯林研究所和PPL公司宣布用基因改造過的胎兒成纖維細(xì)胞克隆出世界上第一頭帶有人類基因的轉(zhuǎn)基因綿羊“波莉”（Polly）。這一成果顯示了克隆技術(shù)在培育轉(zhuǎn)基因動物方面的巨大應(yīng)用價值。
1998年7月，美國夏威夷大學(xué)Wakayama等報道，由小鼠卵丘細(xì)胞克隆了27只成活小鼠，其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代，這是繼“多莉”以后的第二批哺乳動物體細(xì)胞核移植后代。此外，Wakayama等人采用了與“多莉”不同的、新的、相對簡單的且成功率較高的克隆技術(shù)，這一技術(shù)以該大學(xué)所在地而命名為“檀香山技術(shù)”。
此后，美國、法國、荷蘭和韓國等國科學(xué)家也相繼報道了體細(xì)胞克隆牛成功的消息；日本科學(xué)家的研究熱情尤為驚人，1998年7月至1999年4月，東京農(nóng)業(yè)大學(xué)、近畿大學(xué)、家畜改良事業(yè)團(tuán)、地方（石川縣、大分縣和鹿兒島縣等）家畜試驗(yàn)場以及民間企業(yè)（如日本最大的奶商品公司雪印乳業(yè)等）紛紛報道了，他們采用牛耳部、臀部肌肉、卵丘細(xì)胞以及初乳中提取的乳腺細(xì)胞克隆牛的成果。至1999年底，全世界已有6種類型細(xì)胞——胎兒成纖維細(xì)胞、乳腺細(xì)胞、卵丘細(xì)胞、輸卵管／子宮上皮細(xì)胞、肌肉細(xì)胞和耳部皮膚細(xì)胞的體細(xì)胞克隆后代成功誕生。
2000年6月，中國西北農(nóng)林科技大學(xué)利用成年山羊體細(xì)胞克隆出兩只“克隆羊”，但其中一只因呼吸系統(tǒng)發(fā)育不良而早夭。據(jù)介紹，所采用的克隆技術(shù)為該研究組自己研究所得，與克隆“多莉”的技術(shù)完全不同，這表明我國科學(xué)家也掌握了體細(xì)胞克隆的尖端技術(shù)。
在不同種間進(jìn)行細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)也取得了一些可喜成果，1998年1月，美國威斯康星一麥迪遜大學(xué)的科學(xué)家們以牛的卵子為受體，成功克隆出豬、牛、羊、鼠和獼猴五種哺乳動物的胚胎，這一研究結(jié)果表明，某個物種的未受精卵可以同取自多種動物的成熟細(xì)胞核相結(jié)合。雖然這些胚胎都流產(chǎn)了，但它對異種克隆的可能性作了有益的嘗試。1999年，美國科學(xué)家用牛卵子克隆出珍稀動物盤羊的胚胎；我國科學(xué)家也用兔卵子克隆了大熊貓的早期胚胎，這些成果說明克隆技術(shù)有可能成為保護(hù)和拯救瀕危動物的一條新途徑。

四、克隆技術(shù)的應(yīng)用前景
克隆技術(shù)已展示出廣闊的應(yīng)用前景，概括起來大致有以下四個方面：（1）培育優(yōu)良畜種和生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)動物；（2）生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物；（3）生產(chǎn)人胚胎干細(xì)胞用于細(xì)胞和組織替代療法；（4）復(fù)制瀕危的動物物種，保存和傳播動物物種資源。以下就生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物和胚胎干細(xì)胞作簡要說明。
轉(zhuǎn)基因動物研究是動物生物工程領(lǐng)域中最誘人和最有發(fā)展前景的課題之一，轉(zhuǎn)基因動物可作為醫(yī)用器官移植的供體、作為生物反應(yīng)器，以及用于家畜遺傳改良、創(chuàng)建疾病實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷�。但目前轉(zhuǎn)基因動物的實(shí)際應(yīng)用并不多，除單一基因修飾的轉(zhuǎn)基因小鼠醫(yī)學(xué)模型較早得到應(yīng)用外，轉(zhuǎn)基因動物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物蛋白的研究時間較長，已進(jìn)行了10多年，但目前在全世界范圍內(nèi)僅有2例藥品進(jìn)入3期臨床試驗(yàn)，5～6個藥品進(jìn)入2期臨床試驗(yàn)；而其農(nóng)藝性狀發(fā)生改良、可資畜牧生產(chǎn)應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因家畜品系至今沒有誕生。轉(zhuǎn)基因動物制作效率低、定點(diǎn)整合困難所導(dǎo)致的成本過高和調(diào)控失靈，以及轉(zhuǎn)基因動物有性繁殖后代遺傳性狀出現(xiàn)分離、難以保持始祖的優(yōu)良勝狀，是制約當(dāng)今轉(zhuǎn)基因動物實(shí)用化進(jìn)程的主要原因。
體細(xì)胞克隆的成功為轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)掀起一場新的革命，動物體細(xì)胞克隆技術(shù)為迅速放大轉(zhuǎn)基因動物所產(chǎn)生的種質(zhì)創(chuàng)新效果提供了技術(shù)可能。采用簡便的體細(xì)胞轉(zhuǎn)染技術(shù)實(shí)施目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)移，可以避免家畜生殖細(xì)胞來源困難和低效率。同時，采用轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞系，可以在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)基因整合預(yù)檢和性別預(yù)選。在核移植前，先把目的外源基因和標(biāo)記基因（如LagZ基因和新霉素抗生基因）的融合基因?qū)�入培養(yǎng)的體細(xì)胞中，再通過標(biāo)記基因的表現(xiàn)來篩選轉(zhuǎn)基因陽性細(xì)胞及其克隆，然后把此陽性細(xì)胞的核移植到去核卵母細(xì)胞中，最后生產(chǎn)出的動物在理論上應(yīng)是100％的陽性轉(zhuǎn)基因動物。采用此法，Schnieke等（Bio Report，1997）已成功獲得6只轉(zhuǎn)基因綿羊，其中3只帶有人凝血因子IX基因和標(biāo)記基因（新霉素抗性基因），3只帶有標(biāo)記基因，目的外源基因整合率高達(dá)50％。Cibelli（Science，1997）同樣利用核移植法獲得3頭轉(zhuǎn)基因牛，證實(shí)了該法的有效性。由此可以看出，當(dāng)今動物克隆技術(shù)最重要的應(yīng)用方向之一，就是高附加值轉(zhuǎn)基因克隆動物的研究開發(fā)。
胚胎干細(xì)胞（ES）是具有形成所有成年細(xì)胞類型潛力的全能干細(xì)胞。科學(xué)家們一直試圖誘導(dǎo)各種干細(xì)胞定向分化為特定的組織類型，來替代那些受損的體內(nèi)組織，比如把產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞植入糖尿病患者體內(nèi)�？茖W(xué)家們已經(jīng)能夠使豬ES細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)樘鴦拥男募〖?xì)胞，使人ES細(xì)胞生成神經(jīng)細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞和使小鼠ES細(xì)胞分化為內(nèi)胚層細(xì)胞。這些結(jié)果為細(xì)胞和組織替代療法開辟了道路。目前，科學(xué)家已成功分離到人ES細(xì)胞（Thomson等1998，Science），而體細(xì)胞克隆技術(shù)為生產(chǎn)患者自身的ES細(xì)胞提供了可能。把患者體細(xì)胞移植到去核卵母細(xì)胞中形成重組胚，把重組胚體外培養(yǎng)到囊胚，然后從囊胚內(nèi)分離出ES細(xì)胞，獲得的ES細(xì)胞使之定向分化為所需的特定細(xì)胞類型(如神經(jīng)細(xì)胞，肌肉細(xì)胞和血細(xì)胞），用于替代療法。這種核移植法的最終目的是用于干細(xì)胞治療，而非得到克隆個體，科學(xué)家們稱之為“治療克隆”。
克隆技術(shù)在基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用也是很有意義的，它為研究配子和胚胎發(fā)生，細(xì)胞和組織分化，基因表達(dá)調(diào)控，核質(zhì)互作等機(jī)理提供了工具。

五、克隆技術(shù)存在的問題
盡管克隆技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用前景，但離產(chǎn)業(yè)化尚有很大距離。因?yàn)樽鳛橐粋�新興的研究領(lǐng)域，克隆技術(shù)在理論和技術(shù)上都還很不成熟，在理論上，分化的體細(xì)胞克隆對遺傳物質(zhì)重編（細(xì)胞核內(nèi)所有或大部分基因關(guān)閉，細(xì)胞重新恢復(fù)全能性的過程）的機(jī)理還不清楚；克隆動物是否會記住供體細(xì)胞的年齡，克隆動物的連續(xù)后代是否會累積突變基因，以及在克隆過程中胞質(zhì)線粒體所起的遺傳作用等問題還沒有解決。
在實(shí)踐中，克隆動物的成功率還很低，維爾穆特研究組在培育“多莉“的實(shí)驗(yàn)中，融合了277枚移植核的卵細(xì)胞，僅獲得了“多莉”這一只成活羔羊，成功率只有 0.36％，同時進(jìn)行的胎兒成纖維細(xì)胞和胚胎細(xì)胞的克隆實(shí)驗(yàn)的成功率也分別只有1.7％和1.1％，即使是使用“檀香山”技術(shù)，以分化程度較低的卵丘細(xì)胞為核供體，其成功率也只有百分之幾。
此外，生出的部分個體表現(xiàn)出生理或免疫缺限。以克隆牛為例，日本、法國等國培育的許多克隆牛在降生后兩個月內(nèi)死去；到2000年2月，日本全國已共有 121頭體細(xì)胞克隆牛誕生，但存活的只有64頭。觀察結(jié)果表明，部分犢牛胎盤功能不完善，其血液中含氧量及生長因子的濃度都低于正常水平；有些牛犢的胸腺、脾和淋巴腺未得到正常發(fā)育；克隆動物胎兒普遍存在比一般動物發(fā)育快的傾向，這些都可能是死亡的原因。
即使是正常發(fā)育的“多莉”，也被發(fā)現(xiàn)有早衰跡象。染色體的未端被稱為端粒，它決定著細(xì)胞能夠分裂的次數(shù)：每一次分裂端粒都會縮短，而當(dāng)端粒耗盡后細(xì)胞就失去了分裂能力。1998年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“多莉”的細(xì)胞端粒比正常的要短，即其細(xì)胞處于更衰老的狀態(tài)。當(dāng)時認(rèn)為，這可能是用成年綿羊的細(xì)胞克隆“多莉”造成的，使其細(xì)胞具有成年細(xì)胞的印記，但這一解釋目前受到了挑戰(zhàn)，美國馬薩諸塞州的醫(yī)生羅伯特·蘭扎等用培養(yǎng)的衰老細(xì)胞克隆牛，得到6頭小牛，出生5～10個月后發(fā)現(xiàn)這些克隆牛的端粒比普通同齡小牛要長，有的甚至比普通新生小牛的端粒還長�，F(xiàn)在還不清楚這一現(xiàn)象的原因，也不清楚為何與“多莉“的情況有巨大差別。但這一實(shí)驗(yàn)說明，在一些情況下克隆過程能改變成熟細(xì)胞的分子鐘，使其“恢復(fù)青春”，關(guān)于這種變化對克隆動物壽命的影響，還有待于進(jìn)一步觀察。
除了以上的理論和技術(shù)障礙外，克隆技術(shù)（尤其是在人胚胎方面的應(yīng)用）對倫理道德的沖擊和公眾對此的強(qiáng)烈反應(yīng)也限制了克隆技術(shù)的應(yīng)用。但幾年來克隆技術(shù)的發(fā)展表明，世界各科技大國都不甘落后，誰也沒有放棄克隆技術(shù)研究。這一點(diǎn)上英國政府的態(tài)度非常具有代表性，在1997年2月底宣布中止對“多莉”研究小組投資后不到1個月，英國科技委員會就對克隆技術(shù)發(fā)表專題報告，表明英國政府將重新考慮這一決定，認(rèn)為盲目禁止這方面的研究并不是明智之舉，關(guān)鍵在于建立一定的規(guī)范利用它為人類造福。
摘自《世界農(nóng)業(yè)》