發(fā)布日期：2017-07-11
世界首例基因編輯克隆犬“龍龍”出生第28天，它是世界首例基因編輯疾病模型犬“蘋果”的克隆犬。
世界首例基因編輯動(dòng)脈粥樣硬化疾病模型犬“蘋果”。
剛剛出生的“龍龍”。
科研人員在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行犬體細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)。本報(bào)記者 洪星攝
“龍龍”正在吮吸“代孕狗媽媽”的乳汁。本報(bào)記者 洪星攝
“蘋果”因敲除了APOE基因，產(chǎn)生動(dòng)脈粥樣硬化的疾病表型。本報(bào)記者 洪星攝
在中關(guān)村科技園區(qū)昌平園的北京希諾谷生物科技有限公司的繁育實(shí)驗(yàn)室，一只黑白黃相間的小狗正吮吸著“母親”的乳汁。不過(guò)，生下它的是代孕媽媽——一只普通的比格犬；它的供體細(xì)胞則來(lái)自世界首例人類基因編輯疾病模型犬“蘋果”。
這條名叫“龍龍”的小狗是我國(guó)首例完全自主培育的體細(xì)胞克隆犬，更是世界首例基因編輯克隆犬。
聽(tīng)了是不是很暈？通俗地說(shuō)，就是人們對(duì)狗敲入或敲除某個(gè)基因，對(duì)它“功能定制”；然后以其為模本進(jìn)行復(fù)制或“批量”生產(chǎn)，即克隆。這在我國(guó)甚至世界還是頭一次。最近，第二只代孕犬又生了兩只“蘋果”的克隆犬，并經(jīng)過(guò)DNA同一性鑒定。
“這標(biāo)志著我國(guó)成為繼韓國(guó)之后，第二個(gè)獨(dú)立掌握犬體細(xì)胞克隆技術(shù)的國(guó)家。” 中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院賴良學(xué)研究員告訴科技日?qǐng)?bào)記者，基因編輯技術(shù)對(duì)動(dòng)物性狀干預(yù)，克服了克隆動(dòng)物本身帶來(lái)的生理缺陷，并按照人類意愿向更好更健康的方向發(fā)展。
通過(guò)“基因編輯+克隆”技術(shù)，狗可以根據(jù)需要變得嗅覺(jué)更靈敏、肌肉更發(fā)達(dá)或者罹患某種疾病。按照理論，“定制”動(dòng)物就可以實(shí)現(xiàn)“批量”復(fù)制。
基因編輯，神奇的剪刀
這是一個(gè)奇妙的故事。先從“龍龍”的供體“蘋果”說(shuō)起。“蘋果”是一只比格公犬，出生于2016年12月29日，20天后，另外一只比格犬“葫蘆”也順利出生了。經(jīng)過(guò)近半年的觀察與檢測(cè)，這兩只幼犬都表現(xiàn)出一些動(dòng)脈粥樣硬化的典型癥狀，如脂類代謝發(fā)生紊亂、高血脂等，這正是研究人員希望看到的。“蘋果”就此成為世界首例動(dòng)脈粥樣硬化疾病模型犬。
動(dòng)脈粥樣硬化是一種老年多發(fā)性疾病。在眾多的發(fā)病因素中，有個(gè)叫做APOE的關(guān)鍵基因，對(duì)脂質(zhì)的運(yùn)輸和代謝發(fā)揮主要作用。如果敲除犬的APOE基因，可使其血漿膽固醇升高，誘發(fā)粥樣硬化病變。“蘋果”得名也是緣于這個(gè)基因的讀音。“蘋果”和“葫蘆”就是被敲除了這個(gè)基因。作為一種疾病模型動(dòng)物，它倆可以被人類用來(lái)研究動(dòng)脈粥樣硬化疾病發(fā)生機(jī)理以及驗(yàn)證新藥療效。
那么，如何讓功能基因想要就要、想沒(méi)就沒(méi)呢？研究人員利用的是最近生物學(xué)上“紅得發(fā)紫”的第三代最新基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9，它具有構(gòu)建簡(jiǎn)單方便、基因打靶效率更高等特點(diǎn)。目前世界各國(guó)科學(xué)家已利用該技術(shù)成功培育出基因編輯牛、羊、豬、兔、小鼠、大鼠等動(dòng)物以及人類胚胎。
在狗狗身上打主意，實(shí)現(xiàn)基因敲除，并非首次。2015年，賴良學(xué)取得世界首例基因打靶犬，通過(guò)敲除犬肌肉生長(zhǎng)抑制素基因，讓其比普通犬更加肌肉發(fā)達(dá)。其中一條狗也因此得名“大力神”。
該項(xiàng)科研成果為基因編輯犬的制備開辟了新方法。隨后，希諾谷公司科研團(tuán)隊(duì)在賴良學(xué)帶領(lǐng)下利用該技術(shù)，敲除犬APOE基因，首次將其應(yīng)用于人類遺傳疾病犬模型的培育，并取得成功。
好多動(dòng)物被克隆，為什么狗剩下了
有了“蘋果”后，研究人員就開始對(duì)它進(jìn)行體細(xì)胞克隆。因?yàn)轶w細(xì)胞克隆技術(shù)能一次性培育出一批遺傳背景一致、年齡相近的實(shí)驗(yàn)犬，便于更有效地篩選出療效顯著的新藥，于是就有了“龍龍”。
其實(shí)，克隆并不是新鮮事。1996年第一只體細(xì)胞克隆綿羊“多莉”誕生后，小鼠、牛、山羊、豬、貓、兔、騾、馬、大鼠等多種哺乳動(dòng)物的體細(xì)胞克隆相繼獲得成功。但克隆犬卻遲遲沒(méi)做出來(lái)，因?yàn)槿豢茖W(xué)界普遍認(rèn)為是最難克隆的動(dòng)物之一。
“在模式動(dòng)物中，犬比豬的應(yīng)用歷史更長(zhǎng)，但由于犬克隆技術(shù)不成熟，犬的疾病模型工作也一直推展不開。”賴良學(xué)介紹，犬克隆難是因?yàn)槿涯讣?xì)胞質(zhì)量較差，犬克隆胚制備技術(shù)難度大；犬發(fā)情持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，因而克隆胚與代孕母的生殖周期難以同步化等。這都成為犬體細(xì)胞克隆的瓶頸，制約了該技術(shù)的應(yīng)用。
體細(xì)胞克隆犬直到2005年才由韓國(guó)科學(xué)家黃禹錫成功制備。黃禹錫？對(duì)，沒(méi)錯(cuò)，就是那個(gè)因干細(xì)胞造假跌下神壇的學(xué)術(shù)大牛，但他在克隆犬方面的貢獻(xiàn)還是有目共睹的。他開發(fā)的克隆犬“獨(dú)門絕技”讓韓國(guó)足足“笑傲世界江湖”十幾年。
但這個(gè)壟斷終于被中國(guó)人打破了！希諾谷公司相繼攻克了犬體細(xì)胞系建立、卵母細(xì)胞供體犬的發(fā)情鑒定、成熟卵母細(xì)胞的獲取、體細(xì)胞核移植、胚胎融合激活及胚胎移植等技術(shù)難題，建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的犬體細(xì)胞克隆技術(shù)平臺(tái)。“我們通過(guò)優(yōu)化體細(xì)胞克隆技術(shù)平臺(tái)，提高了犬克隆胚胎的著床效率。著床效率最高的一次是移植了7枚胚胎，有5枚胚胎成功著床，最終生了2只健康的克隆犬；而據(jù)韓國(guó)報(bào)道，出生一只克隆犬，最少要移植12枚胚胎。此外，我國(guó)克隆犬目前的懷孕率在50%左右，高于韓國(guó)。” 從事此工作的馮沖博士介紹。
對(duì)生命科學(xué)的理解更深刻
開發(fā)基因編輯克隆犬技術(shù)有什么用？在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院施振聲教授看來(lái)，最重要的還是生物學(xué)的意義。“它使我們對(duì)生命科學(xué)特別是克隆技術(shù)的理解更加深刻。狗的生殖生理系統(tǒng)與其它哺乳動(dòng)物有巨大差異，克隆非常難，這次成功說(shuō)明中國(guó)生物技術(shù)的飛躍。”
“基因編輯疾病模型犬具有很大優(yōu)勢(shì)，將有助于人類醫(yī)藥和遺傳疾病的研究，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)獸醫(yī)學(xué)發(fā)展。”施振聲說(shuō)，犬是非常理想和成熟的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，犬與人類在營(yíng)養(yǎng)代謝、生理解剖等方面有很多相似點(diǎn)，犬有900種遺傳疾病，其中有400多種與人類遺傳相似。而且狗溫順，易控制、易配合，是藥篩的主要?jiǎng)游镏弧?/p>
馮沖介紹，傳統(tǒng)的制備犬疾病模型的主要方法是飼喂法、機(jī)械損傷法及免疫學(xué)方法等，就是在健康動(dòng)物的基礎(chǔ)上，采用特殊的方法誘導(dǎo)使其出現(xiàn)疾病表型；而對(duì)犬基因組進(jìn)行基因編輯，其疾病癥狀為原發(fā)癥狀，表型持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，且具有可遺傳性，通過(guò)自然繁殖即可獲得子代疾病模型犬。
“目前，已有一些藥企與我們聯(lián)系，公司預(yù)計(jì)2017年將獲得自閉癥等5至6種疾病模型犬。”希諾谷公司聯(lián)合創(chuàng)始人米繼東透露。
公安部南昌警犬基地黨委書記葉俊華認(rèn)為，基因編輯克隆犬另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，就是緝毒犬、搜救犬、軍犬及導(dǎo)盲犬等均有特殊用途的工作犬市場(chǎng)。工作犬以前通過(guò)自然繁育，好的品種選育困難，需求大成本高。
而通過(guò)基因改造，可以使狗肌肉棒棒噠，嗅覺(jué)靈靈的，更聰明抗疲勞，撲咬能力較普通狗更勝一籌等。目前，韓國(guó)已經(jīng)開辟了這一市場(chǎng)。
“犬是人類最主要的伴侶動(dòng)物，犬的壽命一般只有十幾年，克隆犬可以從某種程度上延續(xù)主人對(duì)過(guò)世寵物犬的感情。”施振聲介紹，在寵物犬克隆方面，韓國(guó)和美國(guó)已有先例。
在韓國(guó)，黃禹錫以各種方式贈(zèng)送給個(gè)人或機(jī)構(gòu)數(shù)百只克隆犬。米繼東對(duì)中國(guó)克隆寵物犬市場(chǎng)也充滿信心：“韓國(guó)克隆犬的價(jià)格是10萬(wàn)美金一只，我們憑借穩(wěn)定的技術(shù)體系，再加上商業(yè)推廣，達(dá)到一定規(guī)模后，有望將成本降到一半。”
不過(guò)，近幾年，韓國(guó)也有企業(yè)開始進(jìn)入中國(guó)克隆動(dòng)物商業(yè)市場(chǎng)，中國(guó)本土企業(yè)能否分庭抗禮，讓人拭目以待。
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
