極具醫(yī)學(xué)價(jià)值的轉(zhuǎn)基因克隆豬

最近，由中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院成功培育出的8頭特殊轉(zhuǎn)基因克隆豬開始“生兒育女”。這種克隆豬在特定波長(zhǎng)的激發(fā)光下可分別發(fā)出紅、黃、綠、青4種熒光，這是國(guó)際上首次獲得能同時(shí)表達(dá)4種熒光蛋白的轉(zhuǎn)基因克隆豬。

專家表示，這使其在疾病模型、器官移植、生物反應(yīng)器等領(lǐng)域的應(yīng)用前景更為廣闊。然而，這種技術(shù)會(huì)改寫未來的生物進(jìn)化史嗎？它會(huì)存在什么樣的風(fēng)險(xiǎn)？

水母熒光基因植入克隆豬

在位于廣州科學(xué)城的中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院科研園區(qū)，參與該項(xiàng)目研究的副研究員楊東山博士介紹說，在科學(xué)家賴良學(xué)博士的帶領(lǐng)下，研究組首先從長(zhǎng)白豬胎兒皮膚細(xì)胞中分離出纖維細(xì)胞，進(jìn)行體外培養(yǎng)。通過電穿孔的方法將編碼紅色熒光蛋白、黃色熒光蛋白、綠色熒光蛋白以及青色熒光蛋白的四種基因同時(shí)轉(zhuǎn)入纖維細(xì)胞，然后用表達(dá)四種熒光蛋白的轉(zhuǎn)基因細(xì)胞進(jìn)行體細(xì)胞克隆。接著，將克隆胚胎移入代孕母豬體內(nèi)，最終獲得11頭轉(zhuǎn)基因克隆豬，8頭成活。

目前，這8頭高科技轉(zhuǎn)基因克隆豬已健康成長(zhǎng)一年多，并開始繁殖下一代。

這8頭轉(zhuǎn)基因克隆豬在正常光下看起來和普通豬沒有什么兩樣，但是，當(dāng)你用特殊的熒光濾鏡去看在不同的激發(fā)光下照射的轉(zhuǎn)基因克隆豬，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們通體呈現(xiàn)出四種不同顏色的熒光。

這些被轉(zhuǎn)入的熒光蛋白最初來自于可發(fā)光的水母，后又經(jīng)過人工突變改造獲得。克隆豬表達(dá)的熒光蛋白將為追蹤豬組織、細(xì)胞和器官在受者體內(nèi)的存活和機(jī)能狀況提供重要的標(biāo)識(shí)。

此項(xiàng)研究的另一重大突破在于，以往一輪克隆僅可以轉(zhuǎn)入一個(gè)基因，轉(zhuǎn)入多個(gè)基因需要進(jìn)行多次動(dòng)物克隆，或者進(jìn)行多個(gè)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物品系之間的雜交才可獲得，而且這樣獲得的轉(zhuǎn)基因豬多個(gè)基因之間的表達(dá)常常不協(xié)調(diào)。但是，研究組卻巧妙地利用2A短肽序列將不同的熒光蛋白基因連在同一個(gè)載體上，從而只通過一輪動(dòng)物克隆即成功獲得含多個(gè)外源轉(zhuǎn)基因的克隆豬，而且多個(gè)基因之間實(shí)現(xiàn)了協(xié)同表達(dá)，克服了體細(xì)胞多基因轉(zhuǎn)移的技術(shù)障礙。這種技術(shù)的突破對(duì)于異種器官移植有著非凡的意義。

隱憂：轉(zhuǎn)基因克隆技術(shù)對(duì)物種進(jìn)化有影響嗎？

轉(zhuǎn)基因克隆技術(shù)有諸多優(yōu)勢(shì)，但它是否會(huì)打破自然繁殖的規(guī)律，改寫未來的生物進(jìn)化史呢？

楊東山認(rèn)為，任何一種繁殖技術(shù)的廣泛應(yīng)用都會(huì)對(duì)該物種的進(jìn)化產(chǎn)生一定的影響。他以奶牛的繁殖為例，“例如人工輸精技術(shù)的推廣使全世界的奶牛幾乎都源自幾頭優(yōu)秀的種公牛，奶牛品種單一化、近親繁殖的現(xiàn)象非常嚴(yán)重，長(zhǎng)期發(fā)展下去可能影響牛的進(jìn)化，世界各國(guó)已經(jīng)開始重視這個(gè)問題。”但這并不代表人工輸精技術(shù)應(yīng)該被禁止，實(shí)際上該技術(shù)仍然被廣泛應(yīng)用。“人們可以通過采取對(duì)一些地方的品種實(shí)施保種等措施來解決這個(gè)問題。”

克隆技術(shù)也不例外。楊博士認(rèn)為克隆豬只是一個(gè)技術(shù)手段，應(yīng)該被合理利用。由于人們對(duì)于克隆過程中的一些分子機(jī)制了解還不夠深入，克隆豬的效率還比較低，目前通過克隆技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模的繁殖擴(kuò)群還是不現(xiàn)實(shí)的。目前來說，克隆技術(shù)只會(huì)應(yīng)用于某些性狀優(yōu)良的個(gè)體的短期擴(kuò)增，而長(zhǎng)期的繁殖還要通過傳統(tǒng)的配種實(shí)現(xiàn)，因此短期來講不會(huì)對(duì)豬的進(jìn)化產(chǎn)生重要的影響。

就轉(zhuǎn)基因動(dòng)物來說，轉(zhuǎn)基因操作確實(shí)會(huì)改變?cè)撐锓N的進(jìn)化進(jìn)程。實(shí)際上，人類對(duì)家養(yǎng)動(dòng)物的馴化以及此后的雜交改良過程，本身就是對(duì)這些物種進(jìn)化的干預(yù)。轉(zhuǎn)基因技術(shù)加快了這一過程，它精確針對(duì)單個(gè)基因進(jìn)行操作，使得對(duì)人類有利的性狀更快地集中，而且轉(zhuǎn)基因技術(shù)還可以將其他物種的優(yōu)良性狀基因引入，使得這種選擇的范圍更廣。如今科研人員只會(huì)對(duì)家養(yǎng)動(dòng)物進(jìn)行這樣的操作，不會(huì)對(duì)野生物種進(jìn)行干預(yù)，因此只要我們合理利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)基因的家養(yǎng)動(dòng)物采取嚴(yán)格的隔離措施，這種技術(shù)不會(huì)影響其他物種的進(jìn)化。

轉(zhuǎn)基因克隆豬的未來……

愿景之一：讓豬得老年癡呆癥和帕金森病

研究中，轉(zhuǎn)基因克隆豬成了人類疾病的“試驗(yàn)場(chǎng)”。所謂動(dòng)物疾病模型，就是讓動(dòng)物患上人的病，讓研究者能反復(fù)觀察這種病的癥狀和發(fā)病機(jī)制，并進(jìn)行治療藥物和手段的試驗(yàn)，而轉(zhuǎn)基因克隆豬可作為動(dòng)物模型運(yùn)用于疾病的診斷和治療。為什么是豬呢？楊博士解釋說，豬和人的飲食最接近，只要人能吃的豬都能吃；在體型上，小型豬的體型、器官大小和人類相似，而猴子的器官則比人類小。此外，與牛、羊等動(dòng)物相比，豬的解剖結(jié)構(gòu)、代謝機(jī)制與人類更相似。他說，目前該院已獲得亨廷頓舞蹈病豬模型，目前正研究建立老年癡呆癥和帕金森病的豬模型，未來將為人類攻克這兩個(gè)頑癥帶來契機(jī)。

愿景之二：把克隆豬的器官移植給人

在器官移植技術(shù)日益成熟的同時(shí)，可用于移植的供體器官來源卻嚴(yán)重不足，異種器官移植是解決器官移植短缺的最有效途徑。隨著轉(zhuǎn)基因克隆豬的誕生，器官移植的供需矛盾也許會(huì)迎刃而解。楊博士介紹，轉(zhuǎn)基因克隆豬未來有望成為異種器官移植的供體。通俗點(diǎn)說，就是未來人類需要移植什么器官，就可以在轉(zhuǎn)基因克隆豬身上摘取。更形象地說，轉(zhuǎn)基因克隆豬就相當(dāng)于人類所需器官的制造“工廠”。

但是人、豬畢竟不同種，豬的器官移植進(jìn)人體內(nèi)，和其他器官之間能不“打架”嗎？況且豬的基因組內(nèi)還可能有一些對(duì)人有潛在危險(xiǎn)的內(nèi)源性病毒基因。楊博士解釋說，轉(zhuǎn)基因克隆技術(shù)可對(duì)豬的基因進(jìn)行修飾、改造，培育出基本不含“排斥基因”和危險(xiǎn)因素的克隆豬。經(jīng)過科學(xué)方法生產(chǎn)的豬，可以具備成為“人體器官供應(yīng)工廠”的“資質(zhì)”。

“隨著科學(xué)發(fā)展，預(yù)計(jì)未來十年、二十年后，豬作為人體異種器官移植的供體就有可能成為現(xiàn)實(shí)。”他說。

愿景之三：人類藥物生產(chǎn)“基地”

楊東山還介紹說，轉(zhuǎn)基因豬可以作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥用蛋白。具體做法是將一些重要的蛋白藥物的基因轉(zhuǎn)入豬的基因組，在豬的乳腺等器官實(shí)現(xiàn)特異性表達(dá)，從中提取貴重的藥用蛋白。就這種應(yīng)用而言，豬的乳腺就成了一個(gè)生產(chǎn)蛋白的“基地”。

在制藥領(lǐng)域，利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺(或血液、尿液)來生產(chǎn)基因藥物是一種全新的生產(chǎn)模式，與傳統(tǒng)制藥技術(shù)相比，具有產(chǎn)量高、易提純、活性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。此外，鮮為人知的是，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物產(chǎn)品還有望應(yīng)用于軍事和反恐領(lǐng)域。2007年，美國(guó)科學(xué)院院報(bào)刊登了一篇來自加拿大的報(bào)道，通過轉(zhuǎn)基因山羊大量生產(chǎn)重組的人丁酰膽堿酯酶可用于對(duì)抗生化武器。從產(chǎn)奶量看，奶山羊和奶牛是乳腺生物反應(yīng)器理想的動(dòng)物。但有些需要復(fù)雜修飾的蛋白經(jīng)牛、羊這樣的反芻動(dòng)物的乳腺表達(dá)后可能沒有活性或活性很低，相比之下，豬乳腺具有更強(qiáng)的對(duì)翻譯后蛋白進(jìn)行修飾的功能，因而豬乳腺是該類蛋白最理想的生物反應(yīng)器。

愿景之四：提高肉用豬的生產(chǎn)性能

克隆豬技術(shù)一方面可以用于頂級(jí)優(yōu)良種豬的快速擴(kuò)繁，另一方面克隆豬技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)相結(jié)合，還可以用于培育擁有優(yōu)良性的新品種。

但面對(duì)科技研發(fā)生產(chǎn)出來的豬肉，你敢吃嗎？對(duì)此，楊博士表示轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題要根據(jù)具體所轉(zhuǎn)的目標(biāo)基因以及轉(zhuǎn)基因的方法等進(jìn)行綜合考慮。就轉(zhuǎn)基因豬而言，只要所轉(zhuǎn)入基因的產(chǎn)物對(duì)人體是安全的，通過克隆的方法獲得的轉(zhuǎn)基因豬食品應(yīng)該就是安全的。況且，人類本身就是雜食動(dòng)物，所有的食物進(jìn)入人體都要經(jīng)過消化道的消化分解，所有的蛋白都會(huì)被分解然后才能被人體吸收，因此只要轉(zhuǎn)入的基因產(chǎn)物對(duì)人體無害，該轉(zhuǎn)基因豬食品就應(yīng)該是安全的。