首先，克隆的早期研究 克隆这个词是英语单词克隆的音译，作为名词，克隆经常被解释为无性系。除了发生突变外，同一克隆体中所有成员的基因组成都是相同的。克隆天然植物、动物和微生物在自然界已经存在。例如，同卵双胞胎实际上是一种克隆。然而，自然界哺乳动物克隆的发生率很低，成员人数太少(通常为两人)，而且缺乏目的性，因此很少能用于为人类造福，因此人们开始探索人工方法来产生高等动物克隆。因此，克隆这个词开始被用作动词，指克隆动物的人工繁殖。 目前，实现哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。克隆羊多莉，以及世界各地科学家培育的各种克隆动物，都使用了核移植技术。所谓核移植，是指通过显微外科手术和细胞融合，将处于不同发育阶段的胚胎或成年动物的细胞核移植到有核卵母细胞中，使胚胎重构并成熟的过程。与胚胎分割不同，核移植，特别是连续核移植，可以产生无限数量的基因相同的个体。由于核移植是一种生产克隆动物的有效方法，因此常被称为动物克隆技术。 1952年，科学家首先用青蛙进行了核转移克隆实验，随后获得了蝌蚪和成年青蛙。1963年，童地洲教授率领的科研小组首次研究了以金鱼为材料的鱼胚核移植技术，并取得了成功。 哺乳动物胚胎核移植的第一个结果于1981年获得。卡尔伊门泽尔和彼得霍普用小鼠胚胎细胞培育出发育正常的小鼠。1984年，斯特恩维拉森(Stern Villadsen)用取自绵羊的未成熟胚胎细胞克隆了一只活羊，此后，其他人用各种动物(包括牛、猪、山羊、兔子和猕猴)重复了他的实验方法。1989年，维拉森连续获得了第二代克隆牛。1994年，尼尔菲尔斯特从已经长出至少120个细胞的晚期胚胎中克隆出了牛。到1995年，冷冻胚胎和体外胚胎的核移植在所有主要哺乳动物中都取得了成功；胚胎干细胞和成体干细胞的核移植实验也进行了尝试。然而，分化的成年动物细胞核移植直到1995年才取得成功。 2. 克隆羊“多莉”的意义和影响 这些都表明，在1997年2月罗斯林研究所威尔穆特博士研究组宣布克隆绵羊多莉成功之前，胚胎核移植技术已经取得了很大的进步。事实上，“多莉”的克隆遵循了核移植技术中胚胎核移植的全过程，但这并不降低“多莉”的意义，因为它是世界上第一个通过体细胞核移植诞生的动物，是克隆技术研究领域的巨大突破。这一重大进展意味着，从理论上讲，已经证明，像植物细胞一样，分化动物的细胞核是全能性的，在分化过程中，细胞核中的遗传物质没有不可逆转的变化；实践证明，利用体细胞克隆动物的技术是可行的。将有无数相同的细胞作为供体进行核移植，在这些供体细胞与卵细胞融合之前，可以对其进行一系列复杂的遗传操作，从而为优良动物品种的大规模繁殖和转基因动物的生产提供有效的方法。 从理论上讲，人类也可以用同样的方法被“克隆”，这意味着科幻小说中专制的疯子克隆自己的想法是完全可能的。因此，多莉的诞生在世界科学界、政界甚至宗教界引起了强烈反响，并引发了一场关于克隆人所衍生的道德问题的讨论。政府官员和公众已经回应：克隆人类是违反道德的。尽管如此，克隆技术巨大的理论意义和实用价值促使科学家们加快了研究的步伐，使动物克隆技术的研究与发展进入了一个高潮。 3.近3年来克隆研究的重要成果 克隆羊“多莉”的诞生在全世界掀起了克隆研究的热潮。随后，关于克隆动物的报道继续。1997年3月，多莉出生一个月后，美国、台湾和澳大利亚的科学家宣布他们成功克隆了一只猴子、一头猪和一头牛。然而，它们是用胚胎细胞克隆的，其意义无法与多莉相比。同年7月，罗斯林研究所和PPL宣布，世界上第一只带有人类基因的转基因绵羊Polly已经从转基因胚胎成纤维细胞中克隆出来。这一成果显示了克隆技术在转基因动物育种中的巨大应用价值。 1998年7月，美国夏威夷大学Wakayama等人报道，用小鼠cumulus细胞克隆了27只存活小鼠，其中7只是克隆小鼠的再克隆后代，这是继“多莉”之后第二批哺乳动物体细胞核移植后代。此外，Wakayama等人采用了一种新的、相对简单的、成功率高的克隆技术，与多莉不同，以该大学的所在地命名为檀香山技术。 从那以后，美国、法国、荷兰和韩国的科学家也报道了牛的体细胞克隆成功。日本科学家的热情尤其引人注目。在1998年7月至1999年4月期间，报告在东京农业大学、近畿大学、牲畜改良机构、当地牲畜试验点(石川县、大分县和鹿儿岛县)和私营公司(如日本最大的乳制品公司雪印乳业)发表。他们从牛耳朵、臀部肌肉、积云细胞和初乳中克隆了牛细胞。截至1999年底，在世界范围内成功克隆了6种类型的胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管/子宫上皮细胞、肌肉细胞和耳部皮肤细胞——个体细胞。 2000年6月，中国西北农林科技大学用成年山羊细胞克隆出两只“克隆羊”，但其中一只因呼吸发育不良而过早死亡。研究小组使用的克隆技术与克隆多莉完全不同，这表明中国科学家已经掌握了体细胞克隆的尖端技术。 1998年1月，美国威斯康辛大学麦迪逊分校的科学家们成功克隆了猪、牛、羊、老鼠和猕猴五种哺乳动物的胚胎，用母牛的卵子作为受体。一个物种的未受精卵可以与来自多种动物的成熟细胞核结合。虽然胚胎流产了，但这对异种克隆的可能性是一个有用的实验。1999年，美国科学家用母牛的卵子克隆出了罕见的银加利羊的胚胎。中国科学家还利用兔卵克隆出了大熊猫的早期胚胎，这表明克隆技术有可能成为保护和拯救濒危动物的新途径。 第四，克隆技术的应用前景 克隆技术显示出了广阔的应用前景，可以概括为以下四个方面：(1)选育优良品种，生产实验动物；(2)生产转基因动物；(3)生产用于细胞和组织替代治疗的人胚胎干细胞；(4)繁殖濒危动物物种，保护和传播动物物种资源。以下是转基因动物和胚胎干细胞生产的简要描述。 转基因动物的研究是动物生物工程领域最具吸引力和发展前景的课题之一。转基因动物可作为医学器官移植的供体、生物反应器、家畜遗传改良、建立疾病实验模型等。然而，转基因动物的实际应用并不多。除了单基因修饰的转基因小鼠医学模型外，利用转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白的研究早已开展了10多年。然而，全球只有2种药物进入3期临床试验，5 ~ 6种药物进入2期临床试验。但是，目前还没有培育出农艺性状改良、适合畜牧生产的转基因畜禽品系。转基因动物生产效率低、成本高、位点特异性整合困难导致控制失败，以及转基因动物有性生殖后代遗传性状分离，难以保持祖先优良的生产性能，是制约转基因动物实用化进程的主要原因。 体细胞克隆的成功掀起了一场生产转基因动物的新革命。动物体细胞克隆技术为快速放大转基因动物种质创新效应提供了技术可能性。采用简单的体细胞转染技术转移靶基因，可以避免家畜生殖细胞来源困难和效率低的问题。同时，转基因体细胞可用于实验室条件下的遗传整合和性别预选。核移植前，将目的外源基因与标记基因(如LagZ基因、新霉素抗生素基因)的融合基因导入培养体细胞，通过标记基因的表达筛选转基因阳性细胞及其克隆，将阳性细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中。从理论上讲，由此产生的动物应该是100%的转基因阳性。利用该方法，Schnieke等(Bio Report, 1997)成功获得6只转基因羊，其中3只携带人凝血因子IX基因和标记基因(新霉素耐药基因)，3只携带标记基因，目的外源基因整合率高达50%。Cibelli (Science, 1997)也利用核移植方法获得了3头转基因牛，证实了该方法的有效性。由此可见，动物克隆技术最重要的应用方向之一是研究和开发高附加值的转基因克隆动物。 0 克隆技术在基础研究中的应用也很有意义。它为研究配子和胚胎发生、细胞和组织分化、基因表达调控和核质相互作用的机制提供了工具。 5. 克隆技术的问题 虽然克隆技术具有广泛的应用前景，但离产业化还有很长的路要走。克隆技术作为一个新兴的研究领域，在理论和技术上都还不成熟。从理论上讲，分化体细胞克隆的遗传物质重编程(关闭细胞核中全部或大部分基因，恢复细胞全能性的过程)机制尚不清楚。克隆动物是否记得供体细胞的年龄，克隆动物的后代是否积累突变基因，以及细胞质线粒体在克隆过程中的遗传作用等问题尚未得到解决。 实际上，克隆动物的成功率仍然很低。在培育多利羊的实验中，Wilmuth团队将277个卵细胞与移植细胞核融合，只获得了一只活的多利羊，成功率为0.36%。同时，胚胎成纤维细胞和胚胎细胞克隆实验的成功率分别只有1.7%和1.1%。即使使用“檀香山”技术，即使用低分化的积云细胞作为核供体，成功率也只有百分之几。 此外，一些由此产生的个体表现出生理或免疫缺陷。以克隆牛为例。在日本、法国和其他国家培育的许多克隆牛在出生后两个月内死亡。截止到2000年2月，日本共有121头体细胞克隆牛出生，但只有64头存活下来。结果表明，部分犊牛胎盘功能不完善，血氧和生长因子浓度低于正常水平。有些小牛胸腺、脾脏和淋巴腺发育不正常；克隆动物的胎儿通常比正常动物发育得更快，这可能是导致死亡的原因。 甚至正常发育的多莉也被发现有早衰的迹象。染色体的末端被称为端粒，它决定了细胞分裂的次数：每次分裂，端粒都会缩短，当端粒耗尽时，细胞就失去了分裂的能力。1998年，科学家们发现多莉的细胞比正常细胞的端粒更短，这意味着它们的细胞处于更衰老的状态。当时，人们认为多莉是从成年羊的细胞中克隆出来的，因此她的细胞具有成年细胞的特征。然而，这一解释现在正受到挑战。马萨诸塞州的医生罗伯特兰扎用培养的衰老细胞克隆了六头牛，发现这些克隆牛的端粒比出生后5到10个月的同龄普通小牛的端粒要长。有些甚至比一般新生牛犊的端粒还要长。目前还不清楚为什么会发生这种情况，也不清楚为什么它与多莉的情况如此不同。但实验表明，在某些情况下，克隆可以改变成熟细胞的分子钟，使它们“恢复活力”，而这种变化对克隆动物寿命的影响还有待观察。 除了上面提到的理论和技术障碍之外，克隆技术的伦理影响(特别是在人类胚胎中的使用)和公众对它的强烈反应也限制了它的使用。然而，近年来克隆技术的发展表明，世界科技强国不甘落后，谁也没有放弃克隆技术的研究。在这方面，英国政府的态度很有代表性。1997年2月底宣布暂停对多莉研究团队的投资后不到一个月，英国科学技术委员会发表了一份关于克隆技术的特别报告，表明英国政府将重新考虑这一决定，认为盲目禁止这项研究是不明智的。关键是建立一定的规范，并利用它们为人类谋福利。

什么是克隆技术?推荐知识