克隆技术发展历程

1997年2月22日，英国罗斯林研究所的研究人员向公众宣布，经过几个月的精心呵护，他们用体细胞克隆技术培育出来的小绵羊“多利”正在茁壮成长。5天后，也就是2月27日，英国《自然》杂志全文刊登了罗斯林研究所的实验结果。这一消息震惊了世界，人们在措手不及之中迎来了克隆时代。

在中国科学院动物所研究员陈大元的办公室里，摆放着他克隆成功的牛的照片，书柜里陈列着各种有关克隆的书籍和奖状，一个老式的大电冰箱时不时发出一阵声响。陈大元和记者的交谈就从多利羊的问世开始。

10年来，虽然由克隆引发的种种道德和伦理之争一直没有停止过，但没有人否认，克隆正因其在农业和医药等领域的广泛应用，而离普通百姓越来越近。

体细胞克隆硕果满枝

“在多利羊以前，做的都是胚胎细胞克隆。我的导师童第周先生就是做胚胎克隆的，但是当时在中国叫做核移植。当时我国用胚胎克隆了鼠、牛、羊、猪等多种动物，克隆在当时的中国处于鼎盛时期。”陈大元回忆说，多利羊是用体细胞克隆出来的，体细胞和胚胎细胞不一样，是高度分化的细胞，很难回到胚胎细胞时期的性状。因此，多利羊的出现说明高度分化的细胞能回到胚胎细胞的状态，是生物学上一个非常轰动的成果。

“经过10年，变化是有的。但是我个人认为没有太大的改善。”陈大元这样告诉记者，对一项生物技术来说，10年其实是比较短的时间，有些重大的课题往往需要20~30年的时间。他认为，这10年来，比较多的工作还是在不同物种的动物中进行克隆的探索。

陈大元为记者细数了10年来克隆成功的大部分物种。1998年，英国PPL医疗公司宣布克隆出一头牛犊；日本科学家宣布用成年动物体细胞克隆的两头牛犊诞生；美国夏威夷大学科学家用成年鼠的体细胞成功培育出第三代共50多只克隆鼠，这是人类第一次用克隆动物克隆出克隆动物。

1999年，美国夏威夷大学的科学家利用成年体细胞克隆出第一只雄性老鼠；随后，以美籍华人科学家、康涅狄格大学教授杨向中为首的研究小组利用从一头13岁高龄的母牛耳朵上取出的细胞克隆出小牛。

2000年，杨向中的研究小组用体外长期培养后的公牛耳皮细胞成功克隆出6头牛犊；美国科学家宣布克隆猴成功，这只恒河猴被命名泰特拉；英国PPL医疗公司宣布成功培育出5头克隆猪。

2002年，美国克隆猫成功；2003年，美国成功克隆骡，法国克隆出大老鼠，韩国克隆出狗；2004年，美国又克隆出马。

中国的体细胞克隆研究从1999年开始跟上，当年扬州大学转基因克隆山羊成功；2000年，西北农林大学克隆山羊成功；2002年，中国克隆牛也成功了；此后，2003~2004年，中国科学家陆续克隆出牛和羊；2006年，中国农业大学和东北农业大学克隆猪都获得成功。

多个物种获得体细胞克隆的成功，被中国农业大学教授李宁看作克隆技术10年来的主要成就之一。李宁在接受《科学时报》采访时说，包括鼠、山羊、牛、狗、梅花鹿、猪、猫、马在内，大部分的家畜和部分宠物的克隆都获得了成功。同时，体细胞克隆技术还挽救了一些濒危甚至灭绝的物种，如新西兰短角牛是一种已经灭绝的动物，利用克隆技术，科学家成功克隆出这种牛。类似的濒危物种还有爪哇牛、意大利的野生盘羊。

陈大元曾用5年时间探索大熊猫的克隆，然而实验走到最后一步，大熊猫的囊胚却胎死黑熊腹中。“最后大熊猫没有生下来，真的非常可惜。”陈大元不无遗憾地说。

李宁认为，比较有历史意义的是，克隆技术让不能繁殖的物种实现了繁殖，例如骡子就可以用克隆技术实现无性繁殖。“家养和野生的动物都能被克隆，证明了克隆技术在物种繁殖上是有普遍意义的。”

“克隆”不等于“短命”

成功在中国克隆了牛和猪的李宁认为，10年来克隆技术的最大进展是，克隆效率已经从过去的不到1%提高到了平均5%的水平，也就是增长了5~6倍，更好的情况是能达到10%的成功率。

多利羊是277个细胞中唯一成功克隆的个体，说明克隆的效率很低。当时，克隆技术面临着受孕率低、流产率高、死亡率高的问题，这给人们造成一种怀疑：克隆技术真的能发展起来吗？陈大元告诉记者，甚至有些政策决策者也有着这样那样的误解。

但是，杨向中在美国用13岁的老龄牛克隆成功，使其寿命延长，证明了克隆动物并不短命。美国ACT公司克隆的24头牛都做了牛妈妈，说明克隆动物的繁殖能力没有减退。2000年，美国洛克菲勒大学的科学家宣布，他们在培育出连续6代克隆鼠后发现，克隆动物的染色体端粒不一定比正常动物更短，因而未必会早衰。这和早先有些科学家猜测端粒缩短导致早衰并不一致。

陈大元指出，多利羊的早衰比较特殊，但是多利羊就一个，又得过关节炎、肺炎，没有其他对照，属于特殊情况，不足以用它来说明克隆动物都是短命的。有人因为克隆动物成活率低而不重视它，但是这些缺陷会随着时间推移逐步改进。

李宁也认为，克隆不会影响动物的寿命，多利羊的情况很特殊。科学界还达成了共识，那就是克隆不会导致衰老；早期死亡是可能的，但顺利出生、长大后就不会无故死亡。“问题就是效率太低。所以科学家还在努力。”

克隆机理尚未完全阐明

“尽管10年来集中于各种动物的克隆都取得了成功，但是对克隆的机理，全世界包括中国在内的科学家都在研究，然而目前都还没有弄清楚，也不是几年时间就能完成的。可能大家从不同方面分别进行了研究，但是还需要一个能把所有研究结果综合起来，加上自己的研究，最终说清楚克隆机理的人。”陈大元说。

2002年，以克隆牛闻名的杨向中在《自然―遗传学》杂志上发表了他对克隆牛易夭折的研究成果。他发现，出生后早死的克隆母牛的Ｘ染色体基因不能正常表达，可能是它们主要的致死原因。

2006年，杨向中再次在《自然―遗传学》杂志上发表署名文章，认为“分化细胞可用于动物克隆，其效率可以优于成体干细胞”，该研究解答了克隆效率低下这一困扰科学家们长达10年的世界性难题。该研究令人信服地说明，即使是彻底分化的体细胞，例如血液颗粒细胞，也完整地保持了形成个体的所有遗传信息，可以支持胚胎发育成为个体。

“在没有明白机理的情况下，要大幅度提高克隆的效率，或者对克隆有全面的把握，其科学的基础是不够充分的。尽管全世界的科学家都在努力进行探索，但目前克隆机理几乎没有得到完整的剖析和阐明，只是明白了克隆的部分规律和小范围机理，不过，这也是10年来克隆技术的一个重要进展。对克隆机理的认识正处在‘盲人摸象’的时期，每个人都了解一部分，但是还没有人能看到全貌。我们并没有全面认识到克隆到底遵循什么样的规律。我们知道引起克隆动物死亡和畸形可能与这个或那个原因有关，也找到了一些证据，但是完整的证据还没有，系统的规律还没有被探明。”李宁说。

陈大元告诉记者，他们目前的工作倾向于研究细胞核的重新程序化问题，在这个过程中最重要的是甲基化。他们从克隆大熊猫和牛的死胎中发现，甲基化都不正常，而克隆成功的牛和羊，甲基化都是正常的。因此，有人提出，在体细胞重新程序化以后，挑选那些甲基化正常的细胞来克隆，就能提高克隆的效率。陈大元认为，除了从机理上提出解决方法，还可以从挑选受孕母体的角度在应用上解决效率问题。而要彻底搞清楚克隆的机理问题，陈大元认为，10年或者8年并不够，也许需要30年的时间。

伦理道德之争

“如果说克隆引起媒体和公众关注，除了科学问题，还有伦理方面的问题。比如对克隆人、克隆猴，还有进行克隆研究的科学家的道德争论等等。在生物领域，在科学界，从来没有哪个话题像克隆这样有如此高的被关注度。”李宁在采访中说。

2005年3月，第59届联合国大会批准通过《联合国关于人类克隆宣言》，敦促各国政府禁止一切形式的人类克隆，包括用于干细胞研究的人类胚胎克隆。这项争论4年之久的议题共有191个国家参加投票。这项没有法律约束力的宣言以84票赞成、34票反对、37票弃权获得通过。中国、英国、比利时、新加坡、法国、印度、韩国等赞成治疗性克隆的国家投了反对票，因为这些国家认为，治疗性克隆这项先进技术为治愈多种疑难杂症找到了希望，例如癌症、糖尿病等。

“我是反对克隆人的。我认为国家的态度非常正确。”陈大元说，过去说的克隆人应该都是骗局。克隆人与试管婴儿不一样，克隆是无性生殖，社会上99%的人应该都不会接受。但是动物克隆是可以为人类服务的。

李宁也认为传说中的克隆人并不是真的。“全世界拥有克隆技术的科学家不是很多，这是一项有难度的技术，那些所谓的科学家都是‘从天而降’的，我们这些克隆研究领域内的科学家都不认识他们。还没有任何科学家表示愿意来做复制性克隆，也就是繁殖性克隆。这不是一个技术上的问题，繁殖性克隆比攻克治疗性克隆会容易得多，而是没有一个科学家愿意去做、愿意承担这样的责任。”李宁说。

陈大元还提起曾闹得沸沸扬扬的黄禹锡事件。他说，那次事件之后，有些研究干细胞的科学家自然而然地转向研究机理问题了。这样多少会对全世界干细胞研究向治疗性克隆的进程有所影响。黄禹锡事件一方面可能限制了干细胞研究的进展速度，但另一方面也加强了研究者的责任心。“我们做科学研究，不能有半点虚假。”陈大元说。

克隆牛“味道好极了”

日本作为一个对转基因作物非常保守的国家，却在克隆技术产业化的道路上走得非常快。前不久，李宁到日本参加世界动物胚胎移植大会，主办方用来招待各国科学家的第一顿晚餐就是克隆牛的肉。主持人说：“当你们还在对克隆争论的时候，我们已经把克隆的牛肉放到了餐桌上，我们吃了这么长时间，觉得挺好，也请全世界的科学家来品尝一下，这个克隆的牛肉是不是很好吃。”

日本是克隆技术的第二大国，当地河牛（日本牛）的优质牛肉已经卖到一磅上百美元。日本38家科研机构应用体外受精卵分割技术培育出受精卵克隆牛578头，其中有253头进入流通领域被买卖，153头被作为菜牛屠宰上市。李宁告诉记者，在日本，没有出台任何规章制度，也没有经过讨论，这些动物就进入到市场。自1998年日本克隆牛成功后，2001年，克隆牛的肉已经摆上餐桌，克隆动物已经存在于食物链中很长时间了。

“那一天，科学家们都踊跃地品尝了克隆牛的肉。科学家已经有共识，克隆动物的肉没有安全问题。我个人也认为没有安全问题。”李宁这样告诉记者。

陈大元对此也表示同意，克隆动物的奶、肉等产品是安全的，甚至比转基因动植物更简单无害。

2007年初，杨向中在《自然—生物技术》上发表了一篇专门论述克隆动物产品安全的文章，他通过一系列生物化学指标证明，克隆牛肉和克隆牛奶与普通牛肉、牛奶的营养成分基本一致，某些成分甚至更好。

“尽管机理不明确，但是并没有影响克隆在产业化这条道路上‘奔驰’，很多公司和科学家在政府的支持下都在加紧产业化，加紧这项技术的应用。”这是李宁认为的另一个重要进展。

表现尤为突出的是美国，美国不仅是全世界第一克隆大国，有很多动物在这里率先克隆出来；而且它们在产业化这条道路上走得最积极。它们克隆了一大批奶牛；通过克隆技术也得到一大批的转基因动物，通过这些转基因动物——特别是山羊——生产药物，第一个药物已经在2006年8月2日批准上市。李宁认为，这是一个重要的里程碑，打破了畜牧业和制药业之间的界限，打破了农业生产和工业生产之间的界限，把农业生产变成工业工程，把制药这种高难度的技术变成了一个畜牧业过程，而且其成本降低到原有方式的1/100。

另一方面，美国在奶牛和种公牛方面实现了克隆的产业化。连续两年，在奶牛的拍卖会上，前十名中风头最劲的都是克隆牛。同时，美国2006年10月宣布，要在2007年2月让克隆动物的肉、皮毛、奶等产品进入市场，认为它们是安全的，是不需要贴标签和评估的。“他们认为克隆只是一种繁殖方式，就像过去胚胎移植、试管婴儿一样，没有什么新奇的。”李宁说。

中国是否会落伍？

李宁告诉记者，我国已经逐渐成为一个克隆大国，虽然与美、日相比还是有差距，总体实力仍然不够，但某几个课题组还是比较强，已经处于世界一流水平。差别在于，中国的优秀团队太少了。“美国和日本分别有30多个课题组能同时成功克隆牛，而中国目前也就是有六七个这样的课题组。克隆对中国是一项非常重要的技术，因为尽管美国和日本现在走得比较快，但毕竟也没有完全实现产业化，这给中国创造了一个很好的机会。今天在克隆这个最前沿的技术上，我们国家离它们并不遥远，我想，抓住这个机遇，在最前沿的技术上进行追赶，会大大缩短与这些发达国家的距离，可能使我们国家整个科学技术及其产业化的实力达到与发达国家竞争的水平。”李宁感慨地说。

“但是，中国在克隆技术方面的投入经费却非常有限。”李宁说，“十一五”开端，全世界用于克隆的经费都在上升，我国各种研究经费也在上升，但是对克隆技术本身的研究却未再给予支持。“我国有些优秀的克隆课题组，现在缺少经费继续坚持下去。这些科学家把克隆技术当做毕生事业去对待，这种精神确实令我钦佩。”

陈大元也告诉记者，在“十一五”规划中，克隆的大项目没有了，只有小项目。“这对我国克隆技术的发展多少有些影响，但是现在国家很重视治疗性克隆和乳腺生物反应器的研究，也就是重视克隆技术与其他技术的结合的研究。”然而，发达国家政府和公司比较重视克隆技术的研究和发展，陈大元说，这主要体现在3个方面：与医疗结合的治疗性克隆；用克隆进行遗传育种；用乳腺生物反应器制药。陈大元与山东临沂盛能集团合作，正在当地筹建研发基地，主要将从事育种和乳腺生物反应器的研究。

学科交叉拓展克隆新天地

陈大元认为，总的来说，克隆技术本身存在某些缺点，但是可以逐步解决。在解决过程中可以发挥克隆技术的特点，与其他技术结合而发挥很大的作用。没有克隆技术，很多其他技术也不能迅速发展起来。

陈大元说，克隆技术结合转基因技术是一个重要的发展方向。把人的目的基因转移到牛的体细胞中，然后克隆出奶牛，小牛长大后，目的基因就会产生乳蛋白，牛奶里有了人奶的成分，这样就能制成功能奶。这种功能奶还可以作为制药的原料，这项技术被称为“乳腺生物反应器”，就是通过克隆，让牛和羊的乳腺作为一个生物反应器，分泌出人所需要的奶，用来直接食用或提取制药。

同时，克隆技术应用到干细胞研究中，也是一个重要的领域。李宁告诉记者，用干细胞进行治疗性克隆得到全世界各国政府和公司的狂热支持和投资。中国政府也一样，中国在“863”计划、国家中长期规划重大研究领域和“973”计划、国家自然科学基金课题中都部署了大量经费投入到干细胞研究中，使它几乎成为最热点领域。乐观的人认为10年后，保守的人认为20年后，克隆就会成为医学治疗最重要的手段。现在医学治疗用的化学药物，靠的是化学小分子、蛋白质，下一代治疗可能用的就是细胞，直接用细胞来替换，而不是修复、调整和杀死这个细胞。“干细胞和克隆研究在过去10年中，有6次成为当年科学研究的热点，也就是《自然》、《科学》杂志评比为当年最热门的研究领域。”李宁说。不过，陈大元表示，现在临床上还没有出现一例用胚胎干细胞进行治疗性克隆的成功例子，而将干细胞用到临床上治疗人的疾病，是不是没有缺陷、会不会产生癌变细胞，这都是要认真研究的问题。

另一方面，陈大元认为，克隆技术还能在育种方面发挥作用。不仅仅可对家畜进行克隆，缩短优良品种的育种时间，而且还可以对濒危动物进行克隆。陈大元强调：“并不是否定自然本交，而是要寻找和提供一种繁殖的方法，延长生命、延长物种的存在。克隆就是一种能提供这种帮助的技术。”陈大元做过16年的大熊猫有性繁殖研究工作，也正因如此，他才会想到用克隆技术来繁殖大熊猫。

前途不可限量

经过了10年时间，克隆技术似乎刚刚走完最初的几步，它试探性地不断往前走。那么未来，克隆技术将何去何从？

李宁乐观地认为，未来的克隆技术会让所有老百姓都感受到，其在自己生活质量提高、在推动国家民族经济发展中所起到的重要作用。“将来很多人可能都离不开与克隆技术相关的产品、与克隆技术联系起来的治疗方法和技术，它给人类文明带来的进步是不可低估的，从现在来讲是无法估量的。可以想象，克隆技术的成功率提高后，如果你需要高品质的动物产品，用克隆技术就可以把它复制出来，谁都能吃得到；治疗性克隆技术在临床的广泛应用，也将极大地提高人类的健康水平。”

杨向中在接受《科学时报》采访时说：“未来，克隆在农业中的应用并非生产大量肉和奶（因成本高而价格昂贵），而是克隆全世界最好的家畜品种，以供给那些只有较差品种的发展中国家发展畜牧业。这项技术可以让中国的奶牛品种改善、产奶水平提高30~50年，目前，我们的牛奶产量是每头牛每年3.5吨，比美国50年前的  5吨水平还要低，而现在美国每头奶牛每年产奶10吨。”

这种观点也得到了陈大元的支持，他说，克隆本身的意义不在于克隆出一个或几个动物，而在于繁殖出有优良性状的品种，因为用传统方法杂交育种很难，往往十年八年都做不好，而用克隆技术就能很快得到。中国的奶牛一年只能产2吨奶，而国外进口奶牛一年能产10吨奶，如果用克隆技术，花1~3年时间就能得到后代，大大缩短遗传育种的时间。

杨向中告诉记者，克隆技术在奶牛业中的应用不仅效率仍然比较低，而且成本高。因此，科学家有待解决的问题包括：为什么克隆的效率这么低，如何改善这一状况；克隆技术能否用于医疗，即利用治疗性克隆（并非生殖性克隆）生产药物，治愈一些目前无法治愈的疾病，如脊髓损伤、心血管疾病、帕金森氏综合症、糖尿病和癌症等。“克隆技术在细胞重编程制药领域的应用有可能引起一场‘治愈不治之症’的医药界革命。治疗性克隆技术将治愈细胞或器官突变等不治之症，在人类健康和长寿方面发挥不可估量的作用。”杨向中说。