第十讲__体细胞克隆技术及其价值负荷.ppt

1、闫兴富 北方民族大学 生命科学与工程学院 Tel:E-mail: ,与,生命伦理,自 我 保 护,第十讲 体细胞克隆技术及其价值负荷,引 言1997年2月27日，在英国出版的世界权威科学杂志Nature底85卷上，发表了英国爱丁堡罗斯林研究所的伊恩.威尔莫特博士及其另外4名同事的实验研究论文源自胚胎和成年哺乳动物细胞的活的后代。论文作者并没有把这个通过体细胞核移植技术产生的小羊羔称做是“克隆羊”，只是重点说明这个动物胚胎实验的结果，但是，当这个科学事件进一步向社会扩散时，有人就称小绵羊为“克隆羊”，这种称法随之就传播开来。这种称法把技术与“技术物”紧密地捆绑在一起了，

2、科学工作者在后来也接受这种简易的、流行的称法。这个奇特的科学事件的影响是如此广泛而深远，以至于使世界各地的许多人都深深地受到一场空前的心灵震撼，并为之焦虑不安。其实，“克隆羊”的出生是一项动物胚胎实验的成果，这只能算是一个生命科学事件。然而，人们在心理上的倾向于把它作为一个重要的“技术事件”来看待。,1997227 Nature （385：810813） 英国爱丁堡罗斯林研究所 伊恩威尔穆特小组：多利羊 1996. 7 出生 1996. 11 收到文章 1997. 2 文章发表,1 多利羊风暴,1.1 多莉的出生,多利羊之父 威尔穆特,多利和它的孩子,文章发表，在全世界引起巨大反响,学术界高度

3、评价。 奥勒冈州沃尔小组：成功克隆两只恒河猴（96. 8出生） 1997. 3. 5台湾地区吴明杰小组：5只克隆猪。,1 多利羊风暴,1.2 学术界的反应,沃尔小组成功克隆两只恒河猴,吴明杰小组：5只克隆猪,在日本克隆成功的牛,世界首例冷冻克隆牛胚胎移植犊牛在山东降生,1 多利羊风暴,2003年10月8日凌晨3：18，一头叫“梨花”的黑白花奶牛在山东莱阳农学院产下一头黑色雌性牛犊，它是我国首批体细胞克隆牛双双的后代，科研人员将双双的冷冻胚胎植入梨花的体内，也就是通过借腹生子的方法，产下了蓓蓓。用这种方法移植克隆牛是世界首例。,另一方面，人们马上意识到克隆人的威胁。 政界纷纷出来表态。 1997

4、.3.4 （美）克林顿总统宣布：禁止联邦政府资助人体克隆实验。 1997.3.5 （意）卫生部长在众议院宣布：禁止人体和动物克隆。,1 多利羊风暴,1.3 政界的声音,1997.3.11 世界卫生组织（WHO）宣布：禁止人体克隆试验。1997.3.11 欧盟委员会宣布：反对人体克隆试验。中国卫生部宣布：禁止人体克隆试验。一条科学成就的宣布，在全世界范围内，在短短几十天左右时间，从学术界到经济界、政界引起巨大而深刻的反响，是空前的 。 “克隆”一词也顿时变得妇孺皆知。,1 多利羊风暴,1.3 政界的声音,2 从一个细胞到一只羊,2.1 所有有性繁殖的生物，都是从一个受精卵发育到完整的生物体,婴儿

5、 1012 个细胞 成人 1014 个细胞 ( 1 克肝或胃，由2.53亿个细胞组成。) 人体总共有 200 多种细胞类型。,2 从一个细胞到一只羊,2.2 细胞分化和发育潜能,在个体发育中，细胞后代在形态结构和功能上发生差异的过程，称为细胞分化 由一个细胞可能分化发育出多少种细胞？这就是细胞的发育潜能。 大致有三种不同的发育潜能。,全能性具有能使后代细胞形成完整个体的潜能的细胞称全能性细胞。 例如：受精卵,2 从一个细胞到一只羊,2.2 细胞分化和发育潜能,多能性具有分化出多种组织或细胞（但是不能形成完整个体）的潜能的细胞称多能性细胞。 例如，生血多能干细胞,单能性只能分化成一种细胞的干细胞

6、称单能干细胞 。 例如，单能生血干细胞,2 从一个细胞到一只羊,动物细胞的全能性,实际上，动物细胞丧失全能性的过程，开始得很早。,人类生产四胞胎的几率为 1/7 x 105,上海的四胞胎诞生,2 从一个细胞到一只羊,2.3 多利羊实验的设计和实施,到 1980s 初，克隆实验已用小鼠取得成功。 囊胚细胞核去核受精卵那么，为什么1990s多利羊实验成功仍会引起这么大的震动？,从囊胚细胞核到分化成熟的体细胞核是一个大进步；从实验小鼠 到羊，也有所不同。,实验过程,严密的实验设计 精心的操作过程 严格的结果检验,2 从一个细胞到一只羊,2.3 多利羊实验的设计和实施,2 从一个细胞到一只羊,2.3

7、多利羊实验的设计和实施,5060天，超声检查，21头胎羊， 以后每 14天查一次。 最后产出八头小羊分属三个核供体来源。 胎羊丢失率：62%（13头） 以形态特征，DNA microsatellite analysis 产出小羊均显示供体羊特征,4 干细胞研究和克隆人,1 通过体细胞核移植取得，即复制多利羊的方式。将一卵子的细胞核除去，再将一个成人体细胞的细胞核植入该去核的卵子制造早期胚胎，再从这些胚胎取得干细胞。,干细胞的主要取得方式,4.1 干细胞研究,2 从体外受精培养的早期胚胎取得。这些早期胚胎最初多半是为了治疗不孕症而培养，但在人工生殖后仍有节余。这些剩余的胚胎经捐赠夫妇同意后，自囊

8、胚期人类胚胎的内细胞群可直接分离出多能干细胞，称为胚胎干细胞。,4 干细胞研究和克隆人,3 为了研究目的以体外受精制造早期胚胎，并从这些胚胎取得多能干细胞。 4 从堕胎之胎儿的器官或生殖细胞取得干细胞。经捐赠者同意后，从妊娠中止的胎儿取出其卵巢或睾丸组织进一步培养而成，这种方式取得的干细胞称之为胚胎生殖细胞。 此外，干细胞也可从婴儿出生之脐带血、成人的组织（如骨髓）等方式取得。,干细胞的主要取得方式,4.1 干细胞研究,4 干细胞研究和克隆人,4.2 克隆人,人们反对克隆人实验的示威,4 干细胞研究和克隆人,4.2 克隆人,美国科学杂志2004年2月11日宣布，韩国科学家成功地克隆出了第一例人

9、类胚胎，然后从中挑选出了发育成熟的干细胞。医生们认为，这些发育成熟的干细胞将来有一天会成为他们找到治愈糖尿病、帕金森氏疾病和其他人类疾病的关键“材料”。,韩国率先克隆出人类胚胎,4 干细胞研究和克隆人,4.2 克隆人,与以往的人类胚胎克隆不同的是，韩国科学家此次克隆人类胚胎的目的，不是为了创造新的人类，而是为了研制新药。韩国科学家的这一举动将再次引发一场关于是否应该禁止进行克隆人试验的国际争议。,韩国率先克隆出人类胚胎,.1 理论意义,证实分化成熟的动物细胞核仍具全能性；证实细胞质对胚胎发育分化的决定性。,.2 实践意义,多莉羊的出生证明了高等哺乳动物体细胞核移植技术的可行性和有效性，突破了过

10、去的技术障碍，向科学界、产业界和社会公众传达了如下信息：人类有目的、有意识地操纵动物生命个体的技术能力进一步提高了，控制或改造生命个体的又一个大门打开了。, 体细胞克隆技术的科学价值,1 体细胞克隆技术的科学价值,.2.1 提供充足的实验动物,在科学日益技术化的今天，动物体细胞克隆技术反过来又为人类探索生命的运动机理、认识生命的发生和发展规律提供了一种重要的研究手段。这项技术在生命科学研究中的运用，将有助于人们研究动物以及人类生命运动规律，从而有力地推动生命科学的研究进程。例如,现代生物医学的进步都是在选择各种合适的实验动物模型并进行大量试验的基础上,再逐步对病人进行过渡性的临床试验而建立起来

11、的。, 体细胞克隆技术的科学价值,.2.2 促进生命科学基础研究,在动物体细胞克隆实验研究中，动物体细胞核在卵细胞的细胞质中“重现”了受精卵的分化和发育过程。据此，生物学家利用体细胞克隆技术，进一步研究生命个体的细胞发育过程中不同基因的表达规律、调节控制机理以及细胞发育的内在机理、生长和衰老的机制等重要问题。,中国首例体细胞克隆波尔山羊 在天津降生, 体细胞克隆技术的科学价值,.2.2 促进生命科学基础研究,通过体细胞核移植研究使人们深入人体细胞的细胞核移植到去核卵细胞后，核质如何相互作用，即卵细胞质如何引导体细胞核具有指导细胞发育的功能；核移植胚胎早期发育的条件与调空；胚胎在子宫着床的机理；

12、体细胞遗传“全能性”是否具有普遍意义；以及不同体细胞细胞核移植的特殊规律等尚未解决的事关动物生命运动过程和运动机理的重大问题。, 体细胞克隆技术的社会经济价值,.1 农业经济价值,优质动物畜群的快速育种,通过认为的“无性繁殖”方式来扩大特殊的良种动物群体的数量，即所谓复制，提高畜群的整体遗传素质和生产性能（即所谓的优化）。, 体细胞克隆技术的社会经济价值,.1农业经济价值,体细胞克隆动物容易实现经济价值,体细胞克隆动物与转基因动物在性质上有较大的不同，前者更容易在人类社会实现其经济价值。因为克隆技术只是以成年优质动物为遗传“模型”而进行大量“无性繁殖”，并没有从根本上改变动物的基因，这便于人们

13、从心理上接受克隆动物产品，有利于此项技术的产业化、市场化。,乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊, 体细胞克隆技术的社会经济价值,.2 体细胞克隆技术的医疗保健价值,人类社会的发展越来越复杂化，生活环境也在发生着重大变迁，对人类健康状况可能产生重要影响的不确定社会因素随之增多。可以预言，人类社会越向前发展，并不意味着人类一定会健康，而只可能意味着人类社会发展出越来越完善的医疗保健条件与手段。,卫生部审定批准全国164家医院开展器官移植,角膜 皮肤 肾 肝 肺 心脏 等等器官移植大量开展需要大量供体器官。,器官移植, 体细胞克隆技术的社会经济价值, 体细胞克隆技术的社会经济价值,.2 体细胞克隆

14、技术的医疗保健价值,通过克隆技术研制高水平的新药,燕山大学、秦皇岛市科技投资公司及燕山大学环化系李青旺教授带领的研发小组，经过14个月的努力克隆成功。三方共同建设的转基因动物兔（羊）生产基因工程药物项目，已取得了阶段性成果。这种重组人乳铁蛋白可以被开发成具有抗菌、抗癌等功能的药品，还能将这些转基因羊、牛奶开发成具有与人乳成分相近且具有营养保健功能的“人乳化”羊、牛奶，也能纯化出这些人乳蛋白作为婴儿和中老年食品、保健品、运动食品等重要添加成分。,蛋白质多肽类药物(胰岛素、凝血因子、干扰素、生长因子) 1998年产 76 亿美元 2000年产 185 亿美元, 体细胞克隆技术的社会经济价值,.2

15、体细胞克隆技术的医疗保健价值, 体细胞克隆技术的社会经济价值,.2 体细胞克隆技术的医疗保健价值,80年代初期到九十年代初期 这10年内基因工程用于生产蛋白质多肽类药物有很大发展。 细菌、酵母表达系统糖修饰 、蛋白质折叠。 动物细胞培养太贵 、成本高。,转基因动物提高了蛋白质肽类药物的产量 产量 细胞培养法 5% 转基因羊羊奶中 25%50% 英国罗斯林研究所和 PPL 制药公司联合，50 只转基因羊，已传四代。希望用克隆法生产4000只基因工程奶羊。, 体细胞克隆技术的社会经济价值,.2 体细胞克隆技术的医疗保健价值, 体细胞克隆技术的社会经济价值,.2 体细胞克隆技术的医疗保健价值,乳腺生

16、物反应器 荷兰 生产EPO的转基因牛 年产值 40亿美元英国 生产-胰蛋白酶 一杯羊奶 6000美元 制剂的转基因羊 中国 中科院发育所与扬州大学合作1998年6月得到两只体细胞克隆羊，能分泌乳腺药物, 体细胞克隆技术的生物进化价值,.1 改变动物的自然繁育方式,在小范围内，这项目技术作用于动物个体，在本来使劲系有性繁殖方式的动物个体上去人为地实现“无性繁殖”，是对其正常生命运动过程的强烈干预； 在大范围内，这种干预则可能对整个动物界的进化起到较大程度的影响。,.1 改变动物的自然繁育方式,积极影响 实现濒危动物物种的数量增长。 动物克隆体细胞技术的发展与完善，使人们看到了利用该技术有计划地对

17、珍惜野生动物加以大量“无性繁殖”的可能性。利用体细胞克隆技术有望打破高等动物有性繁殖的局限性，从濒危珍惜动物个体身上选择适当的体细胞进行无性繁殖，使动物个体树木得到增加，以延缓或避免濒危珍惜动物灭绝情况的发生，有效保护物种及保持生物多样性。, 体细胞克隆技术的生物进化价值,.1 改变动物的自然繁育方式,积极影响,东北虎, 体细胞克隆技术的生物进化价值,.1 改变动物的自然繁育方式,积极影响, 体细胞克隆技术的生物进化价值,.1 改变动物的自然繁育方式,积极影响, 体细胞克隆技术的生物进化价值,.2 再现已灭绝的动物,在技术世界里，越是希奇古怪的技术设想，越能吸引人们的兴趣，但实现的难度也越大，

18、甚至不可能实现。已经灭绝的动物“重现”到这个世界上。各式各样的恐龙在很早以前就已灭绝了，体细胞克隆技术的出现似乎能弥补人们（特别是一些儿童）的遗憾，使它复活。,积极影响, 体细胞克隆技术的生物进化价值,澳大利亚博物馆的科学家们，成功地里用一个1866年塔马尼亚虎（又称袋狼）的胚胎标本DNA复制出其部分基因，科学家有望在10年内克隆出一只塔马尼亚虎，从而使这一已灭绝的动物“重现”世界。,.2 再现已灭绝的动物,积极影响, 体细胞克隆技术的生物进化价值,要变“复活”恐龙一类的技术幻想为技术现实，既需要有已灭绝的动物的全部遗传基因（要保存有一个活的体细胞），还要有合适的卵细胞以及相近体形的能够代孕的

19、雌性动物物种。事实上，这些条件是比技术问题更难以解决的非技术问题。这一技术幻想几乎没有什么可能实现。这给我们这样一个启示：过去的真的是过去了，技术难以复活过去；技术不是万能的，一项技术的效用只是在一定对象、一定条件和一定范围内才会产生。离开这些特定的对象、条件和范围，技术将是无效的。,.2 再现已灭绝的动物,积极影响, 体细胞克隆技术的生物进化价值,消极影响,物种长期稳定地繁衍得益于遗传的多样性，自然的有性繁殖方式是形成生物多样性的重要基础。通过雌雄两性生殖细胞的融合，易实现两性遗传物质的优化，使动物群体的变异性大大增加，增强烈动物物种的生存竞争力和对环境的适应性而有利于生物进化。动物在品种、

20、性别方面趋于单一而造成的生物多样性减少，不利于生物的生存与进化。,.3 降低生物多样性, 体细胞克隆技术的生物进化价值,克隆技术干扰了自然的物种进化过程人们倾向于按照“经济效益”目标来大量繁殖动物种群，而不是按照自然规律来促进整个种群的“优胜劣汰”。遗传物质相似 同样的疾病敏感性 品系减少 个体生存能力削弱 特定致命病毒或细菌的感染 疾病大规模传播 毁灭性灾难。,生理性状、生化代谢、体质和体能比两性繁衍后代低劣。干扰正常基因的表达，免疫功能低下，体质衰弱，甚至无法抵抗一般的疾病与感染。生物风险 经济风险 社会风险,消极影响,.3 降低生物多样性, 体细胞克隆技术的生物进化价值,克隆产生的 后代，基因组成单一，失去对复杂环境变化的适应潜力，有面临种群灭绝的危险。,美 洲 豹,消极影响,.4 引起物种绝灭, 体细胞克隆技术的生物进化价值,.5 干扰了自然的物种进化过程,消极影响,人们倾向于按照“经济效益”目标