“中中”和“華華“:克隆猴,世界難題這樣攻克
2018-02-05 14:34:00 來(lái)源:人民網(wǎng)

原標(biāo)題:中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)首次成功培育出體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華“

克隆猴,世界難題這樣攻克

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在中科院神經(jīng)科學(xué)研究所非人靈長(zhǎng)類平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室,劉真博士借助顯微設(shè)備對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行“去核”操作。 新華社記者 金立旺攝

日前,中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)5年的不懈努力,突破了體細(xì)胞克隆猴的世界難題,首次成功培育出體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華”。該項(xiàng)成果于1月25日作為封面文章在線發(fā)表在生物學(xué)頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上。

在此之前,盡管羊、豬、牛、馬、狗等哺乳動(dòng)物的體細(xì)胞克隆都相繼成功,但與人類相近的非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物(獼猴)的體細(xì)胞克隆卻一直是生命科學(xué)領(lǐng)域沒(méi)有解決的難題。

為何“名不見(jiàn)經(jīng)傳”的孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)能搶先一步獲得成功?他們的成功有哪些啟示?記者近距離接觸了這支中國(guó)團(tuán)隊(duì)?!?/p>

面對(duì)重大科學(xué)難題堅(jiān)持不放棄,是成功關(guān)鍵

“針對(duì)重大的科學(xué)難題,堅(jiān)持不懈地把它攻克,是這個(gè)項(xiàng)目成功的主要原因?!痹谡劶皩O強(qiáng)團(tuán)隊(duì)成功原因時(shí),中科院神經(jīng)科學(xué)研究所所長(zhǎng)、腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心主任蒲慕明院士說(shuō)。

時(shí)間倒回到2000年。

那一年,在經(jīng)過(guò)6年的嘗試失敗之后,美國(guó)匹茲堡大學(xué)教授杰瑞·沙騰得出“基于‘多莉’(克隆羊)的克隆技術(shù)實(shí)現(xiàn)克隆猴是行不通的”結(jié)論。隨即,“克隆猴”研究在美國(guó)生命科學(xué)界遇冷。

盡管被判了“死刑”,但因?yàn)椤翱寺『铩睂?duì)人類的重要性,全世界仍有不少科研人員為攻克這個(gè)難題繼續(xù)做著努力。

2007年,昆明理工大學(xué)靈長(zhǎng)類轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院院長(zhǎng)季維智和中科院動(dòng)物所周琪團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn),“體細(xì)胞克隆猴的胚胎是可以達(dá)到囊胚階段的”,這就將此前沙騰教授認(rèn)為“胚胎發(fā)育超越不了八細(xì)胞期”的觀點(diǎn)否定掉了。隨后的2010年,美國(guó)的米塔利波夫團(tuán)隊(duì)成功移植了克隆猴胚胎,并將胚胎發(fā)育的時(shí)間延長(zhǎng)至81天。

雖然,這枚胚胎沒(méi)能最終成活,卻讓大洋彼岸的蒲慕明看到了希望。

2012年,在浙江烏鎮(zhèn)舉行的中科院神經(jīng)所非人靈長(zhǎng)類研究小型專題研討會(huì)上,蒲慕明提出神經(jīng)所一定要馬上開(kāi)展猴體細(xì)胞克隆的工作,并把這個(gè)任務(wù)交給了孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)。

他對(duì)孫強(qiáng)說(shuō):“猴子懷孕周期是160天左右,美國(guó)科學(xué)家還差一半就成功了,我們也很有希望——只要做好剩下的一半?!?/p>

于是,在沒(méi)有現(xiàn)成平臺(tái)和猴子基地的情況下,孫強(qiáng)率領(lǐng)以博士后劉真為主的團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了這項(xiàng)研究。

孫強(qiáng)說(shuō):“我們當(dāng)時(shí)在蘇州西山租了一塊地方作為研究平臺(tái)。那里環(huán)境比較簡(jiǎn)陋,我們17個(gè)人要輪流買(mǎi)菜、做飯。一周7天,每天24小時(shí)交替值班,日夜照顧1000多只猴子?!?/p>

就是在這樣的艱苦環(huán)境下,孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)一直沒(méi)有放棄,硬是克服重重困難最終攻克了這一世界難題。

劉真說(shuō):“這期間,失敗有很多次,但是團(tuán)隊(duì)每個(gè)成員一直沒(méi)有放棄希望。我們認(rèn)為經(jīng)歷一次失敗就是排除了一條錯(cuò)誤的道路。失敗后更多的是調(diào)整心態(tài),分析失敗原因,尋找解決途徑?!?/p>

“猴子是靈長(zhǎng)類動(dòng)物,成本很高,不像其它實(shí)驗(yàn)可以不斷去嘗試。很多實(shí)驗(yàn)室可能會(huì)因?yàn)槭〈螖?shù)多停掉實(shí)驗(yàn)。”蒲慕明說(shuō),“我們一開(kāi)始也沒(méi)有把握能突破,也是在冒險(xiǎn)。但一旦我們看準(zhǔn)這是一個(gè)非常重要的問(wèn)題,就一定要堅(jiān)持把它做成?!?/p>

把已有的技術(shù)進(jìn)行集成和優(yōu)化,也是創(chuàng)新

據(jù)媒體報(bào)道,曾參與克隆全球首只體細(xì)胞克隆動(dòng)物“多莉”羊的英國(guó)科學(xué)家威廉·里奇在一份聲明中說(shuō),克隆“中中”和“華華”的方法與他們克隆“多莉”的方法“相似”,但有了一些技術(shù)細(xì)節(jié)的“更新”。

蒲慕明也坦承,孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)沒(méi)有發(fā)明什么新的技術(shù),而是把當(dāng)前世界范圍內(nèi)所有關(guān)于“體細(xì)胞克隆”相關(guān)的最新技術(shù)進(jìn)行了集成和優(yōu)化?!笆前岩延械募夹g(shù)巧妙地使用,得到了結(jié)果?!?/p>

蒲慕明舉例說(shuō),比如之前米塔利波夫的實(shí)驗(yàn)之所以沒(méi)有成功,原因之一可能是在核移植這一環(huán)節(jié)中做得還不夠細(xì)致,“我們就在這項(xiàng)技術(shù)上做了進(jìn)一步的優(yōu)化?!?/p>

孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)的成功,精湛熟練的顯微鏡操作技術(shù)功不可沒(méi)。猴的卵母細(xì)胞不易識(shí)別,“去核”(核移植的步驟之一)難度大,對(duì)技術(shù)的要求極高。如何才能清晰快速地識(shí)別出細(xì)胞核?團(tuán)隊(duì)科研人員研究發(fā)現(xiàn),只有在偏振光照射下,細(xì)胞核才能在顯微鏡下顯露“身影”,于是就決定在移除細(xì)胞核時(shí)借助偏振光設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞核的精確定位。

為了盡量減少細(xì)胞損傷,增加胚胎存活率,整個(gè)操作時(shí)間必須越短越好。劉真是“去核”的主要操作者。為了能在“去核”過(guò)程中做到快速準(zhǔn)確,他苦練技術(shù)幾年,最終能達(dá)到平均10秒取出一個(gè)核。

劉真說(shuō):“整個(gè)核移植操作的基礎(chǔ)我是利用小鼠卵母細(xì)胞進(jìn)行練習(xí),差不多連續(xù)三四個(gè)月每天練習(xí)8—10個(gè)小時(shí)。小鼠的基礎(chǔ)熟練了,從鼠到猴基礎(chǔ)操作并不需要很大的跳躍,只是猴卵母細(xì)胞‘去核’更難,需要一個(gè)重新適應(yīng)和熟練的過(guò)程?!?/p>

借助顯微設(shè)備,劉真用一雙巧手反復(fù)練習(xí),在最短時(shí)間內(nèi)、用最小損耗完成“卵母細(xì)胞去核”和“體細(xì)胞移植”工作,為后續(xù)的克隆工作奠定重要基礎(chǔ)。

除了操作技術(shù),孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)另一個(gè)成功的關(guān)鍵是找到了體細(xì)胞去甲基化、乙?;暮线m配方。

“這也是從此前華裔科學(xué)家、美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院教授張毅等科學(xué)家的研究中受到的啟發(fā)?!睂O強(qiáng)說(shuō)。

蒲慕明說(shuō):“生物學(xué)很多沒(méi)有突破的重大問(wèn)題,并不是說(shuō)需要開(kāi)發(fā)新技術(shù)才能突破。創(chuàng)新不一定是創(chuàng)造新技術(shù)和新理論,把已有技術(shù)進(jìn)行集成和優(yōu)化,這也是創(chuàng)新。”更重要的是,不能只做漸進(jìn)式、增量式的創(chuàng)新,必須針對(duì)領(lǐng)域中公認(rèn)的難題、有里程碑意義的目標(biāo)進(jìn)行大膽跳躍式攻關(guān),這樣才能在該領(lǐng)域取得領(lǐng)跑地位。

要想取得更多重大原創(chuàng)突破,須重視本土青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)

孫強(qiáng)和劉真二人都沒(méi)有任何海外留學(xué)經(jīng)歷,是名符其實(shí)的“土博士”。

去國(guó)外好的實(shí)驗(yàn)室做博士后,發(fā)表好的文章,再回國(guó)成立自己的課題組是目前最常見(jiàn)也是相對(duì)容易成功的一種模式。很多青年科研人員都選擇了這條路,但劉真沒(méi)有。

2010年,劉真考入中科院神經(jīng)科學(xué)研究所攻讀碩士學(xué)位。在他碩士二年級(jí)時(shí),便加入導(dǎo)師孫強(qiáng)的研究團(tuán)隊(duì),跟隨他們一起攻堅(jiān)體細(xì)胞克隆猴這一世界級(jí)難題。2016年,劉真博士畢業(yè)時(shí),以他博士期間的學(xué)術(shù)成績(jī),申請(qǐng)到國(guó)外頂級(jí)實(shí)驗(yàn)室是沒(méi)有問(wèn)題的。但劉真最終還是決定繼續(xù)留下來(lái)挑戰(zhàn)“克隆猴”的難題。

對(duì)于這個(gè)決定,劉真一直沒(méi)有后悔過(guò),“我覺(jué)得國(guó)內(nèi)當(dāng)前的科研條件已不同以往,國(guó)家對(duì)人才培養(yǎng)也更加重視,在國(guó)內(nèi)做出越來(lái)越多世界領(lǐng)先的成果是必然趨勢(shì)。像非人靈長(zhǎng)類體細(xì)胞克隆是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的課題,蒲慕明院士多年前就認(rèn)識(shí)到此課題的重大意義,并提出要攻克此難題,對(duì)孫強(qiáng)老師領(lǐng)導(dǎo)的非人靈長(zhǎng)類平臺(tái)給予大力支持。在我看來(lái),沒(méi)有哪個(gè)地方能比神經(jīng)科學(xué)研究所和孫強(qiáng)老師實(shí)驗(yàn)室給我提供更好的機(jī)會(huì)和支持。”

蒲慕明也認(rèn)為劉真做了一個(gè)正確的選擇,“很少會(huì)有哪個(gè)實(shí)驗(yàn)室把一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)如此巨大的課題,交給一個(gè)初來(lái)乍到的博士后去做。而我們不但交給劉真這樣的年輕博士后去做,還給他盡可能創(chuàng)造最好的科研環(huán)境、長(zhǎng)期持續(xù)的精神鼓勵(lì),并提供超出國(guó)內(nèi)一般博士后的待遇?!?/p>

蒲慕明同時(shí)表示,中國(guó)科學(xué)研究要想取得更多重大原創(chuàng)突破,成為世界科學(xué)的領(lǐng)跑者,重視本土青年創(chuàng)新人才的培養(yǎng)很關(guān)鍵。本土培養(yǎng)的青年科學(xué)人才并不比海外留學(xué)回來(lái)的差,但目前高校和科研院所似乎更偏向于招收“海歸”青年科技人才,資助力度也相對(duì)更大。

青年科研人員該如何創(chuàng)新?劉真說(shuō):“一個(gè)人不可能憑空創(chuàng)新,信息交流很重要,無(wú)論是與本實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)師及同事內(nèi)部的交流,還是同行之間的交流,都很重要。另外,要非常熟悉自己領(lǐng)域內(nèi)過(guò)去和現(xiàn)在的科研進(jìn)展及動(dòng)態(tài),任何創(chuàng)新都是建立在前人的工作基礎(chǔ)上的?!薄度嗣袢?qǐng)?bào)》(2018年02月05日 20版)

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