我国科学家研制出转基因克隆猪:极具医学价值

2011-06-28

 

最近,由中科院广州生物医药与健康研究院成功培育出的8头特殊转基因克隆猪开始生儿育女。这种克隆猪在特定波长的激发光下可分别发出红、黄、绿、青4种荧光,这是国际上首次获得能同时表达四种荧光蛋白的转基因克隆猪。专家表示,这使其在疾病模型、器官移植、生物反应器等领域的应用前景更为广阔。然而,这种技术会改写未来的生物进化史吗?它会存在什么样的风险?

水母荧光基因植入克隆猪
在位于广州科学城的中科院广州生物医药与健康研究院科研园区,参与该项目研究的副研究员杨东山博士介绍说,在科学家赖良学博士的带领下,研究组首先从长白猪胎儿皮肤细胞中分离出纤维细胞,进体外培养。通过电穿孔的方法将编码红色荧光蛋白、黄色荧光蛋白、绿色荧光蛋白以及青色荧光蛋白的四种基因同时转入纤维细胞,然后用表达四种荧光蛋白的转基因细胞进行体细胞克隆。接着,将克隆胚胎移入代孕母猪体内,最终获得11头转基因克隆猪,8头成活。

目前,这8头高科技转基因克隆猪已健康成长一年多,并开始繁殖下一代。

8头转基因克隆猪在正常光下看起来和普通猪没有什么两样,但是,当你用特殊的荧光滤镜去看在不同的激发光下照射的转基因克隆猪,就会发现它们通体呈现出四种不同颜色的荧光。

这些被转入的荧光蛋白最初来自于可发光的水母,后又经过人工突变改造获得。克隆猪表达的荧光蛋白将为追踪猪组织、细胞和器官在受者体内的存活和机能状况提供重要的标识。

此项研究的另一重大突破在于,以往一轮克隆仅可以转入一个基因,转入多个基因需要进行多次动物克隆,或者进行多个转基因动物品系之间的杂交才可获得,而且这样获得的转基因猪多个基因之间的表达常常不协调。但是,研究组却巧妙地利用2A短肽序列将不同的荧光蛋白基因连在同一个载体上,从而只通过一轮动物克隆即成功获得含多个外源转基因的克隆猪,而且多个基因之间实现了协同表达,克服了体细胞多基因转移的技术障碍。这种技术的突破对于异种器官移植有着非凡的意义。

隐忧:

转基因克隆技术对物种进化有影响吗?

转基因克隆技术有诸多优势,但它是否会打破自然繁殖的规律,改写未来的生物进化史呢?

杨东山认为,任何一种繁殖技术的广泛应用都会对该物种的进化产生一定的影响。他以奶牛的繁殖为例,例如人工输精技术的推广使全世界的奶牛几乎都源自几头优秀的种公牛,奶牛品种单一化、近亲繁殖的现象非常严重,长期发展下去可能影响牛的进化,世界各国已经开始重视这个问题。但这并不代表人工输精技术应该被禁止,实际上该技术仍然被广泛应用。人们可以通过采取对一些地方的品种实施保种等措施来解决这个问题。

克隆技术也不例外。博士认为克隆猪只是一个技术手段,应该被合理利用。由于人们对于克隆过程中的一些分子机制了解还不够深入,克隆猪的效率还比较低,目前通过克隆技术进行大规模的繁殖扩群还是不现实的。目前来说,克隆技术只会应用于某些性状优良的个体的短期扩增,而长期的繁殖还要通过传统的配种实现,因此短期来讲不会对猪的进化产生重要的影响。

就转基因动物来说,转基因操作确实会改变该物种的进化进程。实际上,人类对家养动物的驯化以及此后的杂交改良过程,本身就是对这些物种进化的干预。转基因技术加快了这一过程,它精确针对单个基因进行操作,使得对人类有利的性状更快地集中,而且转基因技术还可以将其他物种的优良性状基因引入,使得这种选择的范围更广。如今科研人员只会对家养动物进行这样的操作,不会对野生物种进行干预,因此只要我们合理利用转基因技术,对转基因的家养动物采取严格的隔离措施,这种技术不会影响其他物种的进化。

转基因克隆猪的未来……

愿景一:让猪得老年痴呆症和帕金森病

研究中,转基因克隆猪成了人类疾病的试验场。所谓动物疾病模型,就是让动物患上人的病,让研究者能反复观察这种病的症状和发病机制,并进行治疗药物和手段的试验,而转基因克隆猪可作为动物模型运用于疾病的诊断和治疗。为什么是猪,而非和人类更接近的灵长类动物?猴子、猩猩等由于是人类近亲,用它们做实验存在伦理问题。而猪和人类实际上很相似,而且不存在伦理问题。博士解释,猪和人的饮最接近,只要人能吃的猪都能吃;在体型上,小型猪的体型、器官大小和人类相似,而猴子的器官则比人类小。此外,与牛、羊等动物相比,猪的解剖结构、代谢机制与人类更相似。他说,目前该院已获得亨廷顿舞蹈病猪模型,目前正研究建立老年痴呆症和帕金森病的猪模型,未来将为人类攻克这两个顽症带来契机。

愿景二:把克隆猪的器官移植给人

在器官移植技术日益成熟的同时,可用于移植的供体器官来源却严重不足,异种器官移植是解决器官移植短缺的最有效途径。随着转基因克隆猪的诞生,器官移植的供需矛盾也许会迎刃而解。博士介绍,转基因克隆猪未来有望成为异种器官移植的供体。通俗点说,就是未来人类需要移植什么器官,就可以在转基因克隆猪身上摘取。更形象地说,转基因克隆猪就相当于人类所需器官的制造工厂

但是人、猪毕竟不同种,猪的器官移植进人体内,和其他器官之间能不打架吗?况且猪的基因组内还可能有一些对人有潜在危险的内源性病毒基因。博士解释说,转基因克隆技术可对猪的基因进行修饰、改造,培育出基本不含排斥基因和危险因素的克隆猪。经过科学方法生产的猪,可以具备成为人体器官供应工厂资质

“随着科学发展,预计未来十年、二十年后,猪作为人体异种器官移植的供体就有可能成为现实。他说。

愿景三:人类药物生产基地

杨东山介绍,转基因猪可以作为生物反应器生产药用蛋白。具体做法是将一些重要的蛋白药物的基因转入猪的基因组,在猪的乳腺等器官实现特异性表达,从中提取贵重的药用蛋白。就这种应用而言,猪的乳腺就成了一个生产蛋白的基地
在制药领域,利用转基因动物的乳腺(或血液、尿液)来生产基因药物是一种全新的生产模式,与传统制药技术相比,具有产量高、易提纯、活性好等诸多优点。此外,鲜为人知的是,转基因动物产品还有望应用于军事和反恐领域。2007年,美国科学院院报刊登了一篇来自加拿大的报道,通过转基因山羊大量生产重组的人丁酰胆碱酯酶可用于对抗生化武器。从产奶量看,奶山羊和奶牛是乳腺生物反应器理想的动物。但有些需要复杂修饰的蛋白经牛、羊这样的反刍动物的乳腺表达后可能没有活性或活性很低,相比之下,猪乳腺具有更强的对翻译后蛋白进行修饰的功能,因而猪乳腺是该类蛋白最理想的生物反应器。

愿景四:提高肉用猪的生产性能

博士介绍,克隆猪技术一方面可以用于顶级优良种猪的快速扩繁,另一方面克隆猪技术与转基因技术相结合,还可以用于培育拥有优良性状的新品种。

但面对科技研发生产出来的猪肉,你敢吃吗?对此,他表示转基因品的安全性问题要根据具体所转的目标基因以及转基因的方法等进行综合考虑。就转基因猪而言,只要所转入基因的产物对人体是安全的,通过克隆的方法获得的转基因猪食品应该就是安全的。况且,人类本身就是杂食动物,所有的食物进入人体都要经过消化道的消化分解,所有的蛋白都会被分解然后才能被人体吸收,因此只要转入的基因产物对人体无害,该转基因猪食品就应该是安全的。

(来源:广州日报、中国网   GZBRANCH编辑整理)

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