克隆人如果和原人不同,那么有什么不同的那?
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一、克隆的含义与类型
克隆(clone)一词源于希腊文“klone”,指用“嫩枝”或“插条”来繁殖植物。现在指从一个祖先通过细胞的无性繁殖形成的、基因型完全相同的后代个体。自然界中许多生物都有天生的克隆本能,如植物的扦插、压条等的无性繁殖,细菌的分裂繁殖,草履虫的裂殖,酵母菌、水螅、珊瑚虫的出芽生殖、蚯蚓的断体再生等。但是,在高等动物中,无性繁殖已经被有性繁殖所替代,在正常情况下要通过精卵结合,由胚胎经过一系列发育和分化形成新的个体;在自然情况下体细胞(即非生殖细胞)没有再分化形成个体的能力。
克隆作为名词使用时,是指从一个祖先通过无性繁殖产生后代;当作为动词使用时,是指产生克隆个体的操作过程。克隆技术(cloning technique)则指从众多的基因或细胞群体中,通过选择和无性繁殖获得目的基因或细胞的技术操作。
克隆可根据其研究或操作的层次分为:基因克隆、细胞克隆和个体克隆3大类。基因克隆是指在DNA分子水平上开展研究工作,以获得大量的相同基因及其表达产物,亦称分子克隆,其技术称重组DNA技术。细胞克隆是在细胞水平上进行操作以获得大量相同的细胞。个体克隆则是经过一系列的不同操作来产生一个或多个与亲代相同的个体,如克隆羊等。
按使用的细胞性质不同克隆可分为:
①胚性克隆 用未分化的胚胎进行胚胎细胞核移植、胚胎干细胞核移植、胚胎成纤维细胞核移植、胚胎分割或胚胎嵌合等操作培育出新个体;
②无性克隆 用已分化的体细胞进行核移植培育出新个体,亦称体细胞克隆。当前谈论的克隆多指体细胞克隆。
根据供核体细胞的不同,动物克隆又可分为两种类型:
①同种体细胞克隆 用相同物种体细胞进行核移植;
②异种体细胞克隆 将一种动物的体细胞核移植到另一种动物的去核(遗传物质)卵母细胞中。
按研究目的不同,克隆可分为生殖性克隆与治疗性克隆;生殖性克隆指无性繁殖新个体,治疗性克隆指用克隆技术培育出某些组织器官用于医疗。
二、哺乳动物的克隆
哺乳动物克隆技术又称核移植技术,是通过特殊的人工手段(显微镜操作、电融合等)对哺乳动物特定发育阶段的核供体(胚胎细胞或体细胞的核)及相应的核受体(去核的原核胚或成熟的卵母细胞),进行体外重构、体外培养、胚胎移植,从而达到繁育同基因型哺乳动物种群的目的。
目前全世界已有6种类型体细胞—胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管/子宫上皮细胞、肌肉细胞和耳部皮肤细胞,克隆后代成功诞生。
1996年英国爱丁堡Roslin研究所的威尔莫特(Ian Welmut)等人克隆出名为“多利”(Dolly)的克隆雌性绵羊,这是世界上第一次克隆出哺乳动物。他们先给苏格兰黑面母羊注射促性腺素,促使它排卵,得到卵之后,立即用极细的吸管从卵细胞中取出核;与此同时,从怀孕三个月的六龄Finn Dorset白脸母羊的乳腺细胞中取出核,立即送入取走核的苏格兰黑面母羊的卵细胞中;手术完成之后,用相同频率的电脉冲刺激换核卵,让苏格兰黑面母羊的卵细胞质与Finn Dorset母羊乳腺细胞的核相互协调,使这个“组装”细胞在试管里经历受精卵那样的分裂、发育而形成胚胎的过程;然后,将胚胎植人另一只母羊的子宫里。到期母羊终于产下了小绵羊“多利”。
他们的克隆技术有如下3个关键:
①使供核细胞去分化、处于G0期(在含0.5%血清培养液中培育5天);
②再程序化 胚胎早期发育有母型调控,随后有合子型调控;再编码的信号由受核卵提供,二者须在同一细胞周期;
③提供细胞发育的优良场所 核移植后先在羊的已被结扎的输卵管中培养6天,融合细胞发育至桑椹期或胚泡期后,再植入假孕母羊子宫内发育。
这是生物技术史上具有划时代意义的重大突破,是克隆技术的一个里程碑,也改写了部分生物学的理论。此后科学家们相继克隆出了绵羊、山羊、牛、马、骡、鹿、猪、小鼠、大鼠、兔、猫、猴等动物(克隆动物大事记略)。我国体细胞克隆山羊和克隆牛不论雌的还是雄的也都已获得成功。在同种体细胞克隆研究中,所用供核体细胞为高度分化的体细胞。
需要强调指出的是,供核体移入受核卵的细胞质后,其核仁结构、组蛋白H1类型等都有改变,基因表达可被重新编程,才能使胚胎正常发育。在这里含有母源性RNA转录本的胞质体,能指导胚胎发育至母体合子转换期。这之后胚胎开始自身DNA的合成,进行新的重新编程使基因能适时表达。目前通过体细胞核移植技术产生克隆动物的效率还很低,原因之一是供体核不能完全重新编程,最终导致发育上重要的基因异常表达或表达缺乏。
三、克隆的意义与应用
克隆技术的科学意义和潜在的经济效益十分巨大。
1、克隆动物实验成功是生物学上一个重大贡献。它证明哺乳动物体细胞也有全能性;分化了的体细胞遗传信息没有丢失,而是基因表达调控的改变,不是不可逆的。
2、有助于对细胞周期和生物生长发育机理的研究,揭示发育早期卵细胞细胞质对细胞核基因信息的表达有重要调节作用,对生命科学基础理论问题的探究有重要的意义。
3、有助于建立医学动物模型,生产生物活性药物,提供人体所需的内脏器官,用于器官移植或替换体内衰老及发生病变的器官。
4、它能克服动物种间杂交繁殖障碍,培育良种,在优秀种公、母畜的纯种快速繁育扩群方面具有重大开发价值。
5、加快珍稀动物繁殖,使异种动物借腹妊娠、产仔,保护和抢救濒危动物。
克隆在医学领域的应用尤其显得重要。例如正在进行的利用克隆猪提供人类器官的研究,是先把引起人类对猪器官免疫排斥反应的基因敲除后,将人类基因整合到猪的细胞的基因组中,克隆出带有人类基因的猪器官,以供人类器官移植用。也可以应用克隆技术克隆出大量基因型相同的动物来进行临床实验,既可以保证实验动物的供给,又可以消除由于遗传基因不同给临床实验带来的混乱。
克隆技术与基因疗法的结合,将有可能对遗传疾病进行全面、彻底、高效的治疗。例如,为治疗遗传缺陷,可将修改后的基因导入早期胚胎细胞,使其具备正确的基因,然后将此正常细胞移入去核卵母细胞中,再将胚胎移入母体,即可发育成正常的胎儿。这种方法将比传统的基因治疗方法优越。
随着体细胞克隆动物的相继诞生以及人类胚胎干细胞系的建立,“治疗性克隆”已成为可能的医疗方法。“治疗性克隆”是指通过核移植技术构建来源于病人体细胞的胚胎,待胚胎发育至囊胚阶段后取出内细胞团,在体外培养胚胎干细胞,然后定向诱导胚胎干细胞分化成病人所需要的细胞类型,再移植回病人身上;或通过组织工程构建病人所需要的组织或器官,移植给病人,来替代或补充病变或受到损伤的细胞、组织或器官,从而实现对疾病的治疗。例如治疗帕金森氏病和糖尿病等。
将转基因技术与动物克隆技术有机结合形成的转基因克隆技术,在畜牧业上应用使转基因动物生产效率大为提高。通过转染的方法先将目标基因导入家畜体细胞,再利用克隆技术使携带目标基因的家畜后代数目迅速扩增,所需动物数大幅度减少,比显微注射法所需动物数减少一半(绵羊),使少数优秀个体迅速扩大成群;具有生产效率高、周期短、成本低等明显优势;同时,结合胚胎性别鉴定技术可生产出所期望性别的转基因动物。英国罗斯林研究所宣布已成功克隆出3只携带有人的基因、能高水平地表达人凝血因子IX(125μg/ml)的绵羊,展示了转基因克隆动物技术的可能性。
目前哺乳动物克隆难度还很大,技术还有待进一步完善。无性克隆动物的应用有其局限性,不可能代替有性生殖,不可能代替常规的育种方法。 克隆动物不是简单的复制动物。其发育过程受到受核细胞及**母体的影响,个体表达出来的性状与供核体细胞的个体当然有所差异,只是细胞内存有一套相同的遗传信息。
四、关于克隆人
Dolly羊诞生后,有人认为现在能克隆动物将来也会克隆人、复制人、制造人类,会引起天下大乱 ……,几年来克隆人的问题和争论仍时起时伏。
克隆人包括生殖性克隆与治疗性克隆两方面。克隆人的过程是:体细胞核 + 卵细胞质-→怀孕-→分娩生出一个人,这与自然人的产生基本一样,只是不用精核而改用体细胞核以及将卵细胞去核而已。克隆人的先天就有不同:核移植后重组细胞中的遗传信息虽然来自供核细胞,但不是100%,还有受核细胞细胞质的遗传信息(线粒体DNA)参加,而且重组细胞的再程序化的编码信号是由受核卵提供的,所以克隆育出的细胞不可能与供核细胞完全一样;即使是同卵双胞胎也有不同。
克隆人是由一个卵细胞去除细胞核后,植入一个体细胞核后发育成胚胎,然后植入子宫孕育出来的。
正常人是精子与卵细胞结合,精子带有一半的核基因,卵细胞自带一半,两两结合,然后变成受精卵,发育成胚囊,植入子宫内孕育出来的。
克隆人的基因可能只来自一个人。正常人的基因来自父母两个人
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