克隆技术的发展及其应用

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克隆技术的发展及其应用



克隆技术的成功应用为农业、医学以及生物学基础研究提供了新的工具。克隆技术从1938年至今发展十分迅速。本文总结了克隆技术发展至今的一些应用价值以及出现的问题。尽管克隆技术的发展过程中引起了不少的争议，但人们还是对该技术的发展充满了憧憬，尤其希望该技术在攻克一些长期困扰人类的疑难疾病上有所突破。 1.培育优良畜种和生产实验动物；

人们已经在优秀性状个体扩繁,优质遗传资源的保护等方面进行了有益的尝试。利用体细胞克隆技术,结合胚胎移植等已经非常成熟的生物技术,人们可以节约大量生产种牛的时间和费用,同时,完成对高产、优秀奶牛的扩群。越来越多的资料表明,克隆奶牛的牛奶,克隆肉 牛的肉质和自然交配生产的后代对照之间并没有什么不同,完全可以放心食用 。另外,还有人利用此项技术克隆本地已经濒临灭绝的牛种,实现了对该品种一定程度的保护 。有研究结果表明,克隆技术应用于生产,保护家畜以及其它动物,与遗传多样性的减少之间并没有必然联系 。应用该技术可通过对家畜体细胞基因组进行修饰或结合转基因技术生产对某些疾 病具有抗性的后代,如已经有人在绵羊 、牛上尝试利用基因敲除技术生产抗疯牛病的羊、牛;还可以改良牛奶,减少或去除牛奶中对人不利的成分使牛奶人乳化 。在养猪生产中,饲料转化效率高、肉质好、产肉量高、生产周期短、繁殖力强而且具有一定抗病性等都是生产者始终较为关心的性状指标。体细胞克隆结合遗传修饰技术可以在传统遗传育种技术的基础上培育猪的新品种,扩大猪群数量的强有力的辅助工具,而逐渐受到重视。对猪的基因组进行修饰也许可以改变胴体组成,使猪肉成为更加卫生的健康食品;亦可能有助于更快、更有效的生产猪肉或生产对特定疾病具有抗性的猪;再者减少常发生在怀孕第1个月时的胚胎死亡;有 利于生产更为环保型的猪。 2.生产转基因动物；

转基因动物研究是动物生物工程领域中最诱人和最有发展前景的课题之一，转基因动物可作为医用器官移植的供体、作为生物反应器，以及用于家畜遗传改良、创建疾病实验模型等。但目前转基因动物的实际应用并不多，除单一基因修饰的转基因小鼠医学模型较早得到应用外，转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白的研究时间较长，已进行了10多年，但目前在全世界范围内仅有2例药品进入3期临床试验，5～6个药品进入2期临床试验；而其农艺性状发生改良、可资畜牧生产应用的转基因家畜品系至今没有诞生。转基因动物制作效率低、定点整合困难所导致的成本过高和调控失灵，以及转基因动物有 性繁殖后代遗传性状出现分离、难以保持始祖的优良胜状，是制约当今转基因动物实用化进程的主要原因。 体细胞克隆的成功为转基因动物生产掀起一场新的革命，动物体细胞克隆技术为迅速放大转基因动物所产生的种质创新效果提供了技术可能。采用简便的体细胞转染技术实施目标基因的转移，可以避免家畜生殖细胞来源困难和低效率。同时，采用转基因体细胞系，可以在实验室条件下进行转基因整合预检和性别预选。在核移植前，先把目的外源基因和标记基因的融合基因导入培养的体细胞中，再通过标记基因的表现来筛选转基因阳性细胞及其克隆，然后把此阳性细胞的核移植到去核卵母细胞中，最后生产出的动物在理论上应是100%的阳性转基因动物。采用此法，已成功获得6只转基因绵羊，其中3只带有人凝血因子IX基因和标记基因（新霉素抗性基因），3只带有标记基因，目的外源基因整合率高达50%。同样利用核移植法获得3头转基因牛，证实了该法的有效性。由此可以看出，当今动物克隆 技术最重要的应用方向之一，就是高附加值转基因克隆动物的研究开发


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3.生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；

胚胎干细胞（ES）是具有形成所有成年细胞类型潜力的全能干细胞。科学家们一直试图诱导各种干细胞定向分化为特定的组织类型，来替代那些受损的体内组织，比如把产生胰岛素的细胞植入糖尿病患者体内。科学家们已经能够使猪ES细胞转变为跳动的心肌细胞，使人ES细胞生成神经细胞和间充质细胞和使小鼠ES细胞分化为内胚层细胞。这些结果为细胞和组织替代疗法开辟了道路。目前，科学家已成功分离到人ES细胞，而体细胞克隆技术为生产患者自身的ES细胞提供了可能。把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚，把重组胚体外培养到囊胚，然后从囊胚内分离出ES细胞，获得的ES细胞使之定向分化为所需的特定细胞类型，用于替代疗法。这种核移植法的最终目的是用于干细胞治疗，而非得到克隆个体，科学家们称之为“治疗克隆”。利用体细胞克隆可以生产干细胞,hES细胞最早由美国威斯康星大学的汤普逊和霍普金斯大学的吉尔哈特发现,他们从人类囊胚的ICM中分离出干细胞并在体外培养生长,在适当的条件下,分化为具有功能的细胞,包括神经细胞、肌肉细胞、骨骼细胞和胰岛细胞。随后一些国家竞相研究ES细胞以治疗疑难疾病。最近中美科学家联手建立了牛的胚胎干细胞系,其中就有来自SCNT胚胎的。当然,还需要进一步观察所建的牛ES细胞系,因为它虽然和人、小鼠ES细胞特异的分子标记非常接近,但对胰蛋白酶消化比较敏感。而在其它几种家畜中,尚未见到有真正意义上的ES细胞系的建立。令人兴奋的是,将体细胞克隆技术和人的胚胎干细胞分离建系技术结合起来,理论上完全可以建立、保存每个人自己的胚胎干细胞系,在患者需要组织、器官移植时,可以诱导其自身的胚胎干细胞系分化成目的组织器官进行移植,可以避免免疫排斥,达到治疗疾病的目的目前,人们已经利用体细胞克隆技术获得了小鼠- 小鼠 、人- 兔、人- 人 ES细胞系。并已经在小鼠模式上开展了如帕金森氏症等神经退行性疾病的治疗尝试目前,包括绝大部分从事克隆研究的科学家在内,都反对人的生殖性克隆。但许多国家的政府、科研机构都支持治疗性克隆的研究。治疗性克隆提取ES细胞应用于细胞治疗与克隆人类胚胎用于创造人类之间有着巨大差别 。hES细胞可以分化为三胚层的各种细胞,与鼠ES细胞不同,hES还可以分化为滋养层细胞或胚外内胚层。因此,ES细胞具有治疗众多疾病的潜在价值,包括脑、内脏、骨和其他许多组织的病变,如中风、帕金森氏症、心脏病、骨质疏松症、胰岛素依赖型糖尿病、白血病、脊髓损伤等。在治疗性克隆制备中,成熟细胞的细胞核注射到原有细胞核已被去除的卵母细胞的细胞质中。它的好处是,引起母体排异免疫反应的可能性较小,用病人的细胞克隆1个胚胎,从中提取干细胞,培育成与病人遗传匹配的组织,这样就可以解决免疫排斥问题。进一步可用于治疗免疫缺陷性疾病,如一些人的免疫细胞,表面蛋白CKR5阳性,抵御HIV感染。 4.克隆技术所带来的一些问题

首先， 克隆人的安全性得不到保障。在各国科学家克隆动物的实验中，都发现克隆出的动物出现生理缺陷。如果克隆出来的不是正常婴儿，而是一个“怪物”，那对实施克隆试验的人将负什么样的道德和法律责任呢？而且，克隆的危险不仅存在于克隆婴儿身上，也可能殃及接受克隆婴儿的母体。在克隆动物实验中，已经发生了多起雌性动物因植入克隆胚胎后死亡的案例。 其次，克隆人将带来道德、人权、人口压力等方面的问题。克隆人将导致人伦关系混乱、性别比例失调，以及个人和群体的歧视与侮辱。还将使我们面临克隆人是不是人，克隆人能否作为工具、作为研究对象和医疗工具等伦理难题；如果通过基因控制能够“改良人类品种”，有钱人恐怕更有机会将自己的下一代智商、体质超过一般人，人类的分化是否会进一步加剧？种族主义的沉渣是否会泛起等问题。 再次，利用克隆技术培育具有特定生理性状的人，对作为自然物种一部分的人类的发展是一种过了界的干预，这种技术如果不加以限制，则会破坏每个人所具有的“独特基目前正在发展另一项技术，体外器官克隆。利用人体内具有分化潜能的细胞（干细胞），在体外适当的条件下进行培养，诱

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