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诺贝尔生理学奖与克隆

热度 1已有 1714 次阅读2012-10-16 04:52 |个人分类:科普文章| 诺贝尔, 生理学 分享到微信

  英国剑桥大学的约翰·戈登教授接到来自斯德哥尔摩的电话,通知他获得今年诺贝尔生理学或医学奖的时候,他还以为是某个同事或朋友装瑞典口音向他开玩笑。戈登的一生有过不少意外。他中学就读的是英国著名的伊顿公学,立志要当生物学家,但是学习成绩并不好。他的科学教师在一份鉴定报告中指出,他不专心听讲,一意孤行,实验能力差,要当科学家的想法是荒唐的,是在浪费时间。这份鉴定到现在还放在戈登的书桌上,不知是作为讽刺还是激励。但是在当时戈登只能认真对待老师的建议,把兴趣转向了文科,毕业后去牛津大学读古典文学。幸好校方在注册时出了差错,阴差阳错让他改学了动物学。

  本科毕业后,戈登留在牛津大学攻读博士学位。他的研究课题是用细胞核移植技术克隆蛙。细胞核移植是这么做的:把一个卵子的细胞核去除掉,然后把来自另一个细胞的细胞核移植到这个去核的卵子中,形成一个新的卵子,刺激它分裂,就可能发育成胚胎,进而发育成幼体、成体。在1952年,已有人通过移植来自蛙胚胎细胞的细胞核,让卵子发育成蝌蚪。但是胚胎细胞核里的遗传物质是父亲和母亲的遗传物质的混合,用它产生的蝌蚪是有自己独特遗传物质的个体,不是克隆。戈登想要移植体细胞的细胞核,这样产生的后代和体细胞的供体有完全相同的遗传物质,才算是克隆。

  在1958年,戈登发表博士论文成果,声称它用体细胞克隆出了成熟的蛙。但是这个惊人的结果并没有获得认可,大概连他本人后来也不相信,因为他后来发表的论文并没有引用这个结果。获得认可的实验结果是1962年他在牛津大学当教师时做出的,他通过移植蝌蚪肠上皮细胞的细胞核,克隆出了蝌蚪(即只能发育到蝌蚪阶段,没能变成成体蛙就死了)。他继续实验,在1966年又有了突破,克隆出的蝌蚪能够发育成成熟的蛙。之后,他研究用成体蛙的体细胞核做克隆,但是这样克隆出的个体都只能发育到蝌蚪阶段,变不成成体蛙。

  实验看上去很简单,意义却极为重大。动物个体生命的开头是一个受精卵,受精卵不断地分裂产生新的细胞。在胚胎发育的早期,所有的细胞都是一样的,称为干细胞。之后,这些胚胎干细胞演变成了具有不同形态和功能的各种细胞,例如神经细胞、肌肉细胞、皮肤细胞等等。这个过程叫做分化。以前人们认为,分化的过程是不可逆转的,一个已经完全分化的细胞是不可能再回头变成干细胞、受精卵的。戈登的实验证明了这个传统观点是错误的,已经分化的肠上皮细胞还能被重新编码成受精卵,开始新的发育、分化之旅。

  但是戈登用成体蛙体细胞做的克隆实验,结果只能发育到蝌蚪阶段,而得不到成体蛙,说明分化过程虽然可逆,却有局限性,不是完全可逆。而且用别的动物做克隆实验,连幼体都得不到,说明分化可逆也许只是蛙的特殊现象。但是到了1996年,所有这些局限性都被打破了。威尔穆特从一头6岁白羊的乳房中取出一个细胞做为供体,用它的细胞核克隆出了遗传物质和它一样的“多莉”。这个实验证明了,分化的可逆性并不限于两栖动物,哺乳动物也行,而且可以做到完全逆转,用成熟个体的体细胞可以克隆出成熟个体。这个结果在当时极其轰动,因为它让人们联想到可以用相同的方法克隆出人来。随后也的确有人声称在做克隆人实验甚至已克隆出人,但都未得到证实。

  克隆技术目前还未完善,所以学术界几乎一致地反对在现在就做克隆人的实验。克隆人最多只是作为一种辅助生殖手段,学术价值和医学意义都不大。有价值的是所谓“治疗性克隆”或器官克隆,例如用自己的体细胞克隆出一个肾脏,来取代体内坏掉的肾脏,这样既解决了器官来源短缺的问题,也不会发生排异反应。但是现在我们还不知道如何诱导一个干细胞(来自未分化的胚胎)变成一个我们想要的器官,即使以后知道了怎么克隆器官,材料来源也是一个问题:细胞核移植需要用到卵子作为受体,而人的卵子是很昂贵的,何况克隆的效率很低,克隆成功一次要尝试很多卵子,更贵得不得了。

  那么,能不能不用卵子,直接就把体细胞变成未分化的干细胞呢?首先有这个想法的是日本科学家山中伸弥。此前,人们已经知道,如果把胚胎干细胞和体细胞融合在一起,就会让体细胞变成干细胞。也就是说,胚胎干细胞中含有能把体细胞变成干细胞的因子。山中伸弥选了24种因子作为候选,把它们的基因全部转入到小鼠成纤维细胞中,然后一一排除。经过了4年的艰苦实验,他发现,只要引入4种基因,产生4种因子,就能让成纤维细胞变成干细胞。这个实验结果在2006年发表时,也轰动一时,普遍被认为是能得诺贝尔奖的重大成果。只不过连山中伸弥本人都没想到诺贝尔奖会来得这么快,他接到斯德哥尔摩的电话时,正在家中修理洗衣机,也以为是谁在开他的玩笑。

  真正意外的是威尔穆特没有等来斯德哥尔摩的电话。如果没有威尔穆特,戈登的实验结果将会一直被当成是一个特殊的现象,在生物学教科书上提一笔,只有个别人会去从事体细胞克隆实验。是威尔穆特证明了分化可逆现象的普遍性,而且让体细胞克隆成为了一个热门领域。不管是学术价值还是影响力,威尔穆特的成果都应该获得诺贝尔奖。诺贝尔奖一次最多可以授予三个人,为什么诺贝尔奖委员会宁愿空着一个名额也不给威尔穆特?也许是“多莉”的诞生导致的争议、乃至恐慌使得卡罗琳斯卡医学院的教授们放弃了威尔穆特。一般人对克隆人的认识来自科幻电影、科幻小说的无稽之谈。其实即使克隆人能够成功,也只是产生一个和供体有相同的遗传物质的隔代孪生子,思想不能克隆,克隆后代也必须从小慢慢长大,他可能导致的社会问题,并不比孪生子多。对克隆人的恐慌是完全没有必要的。

  在诺贝尔生理学奖历史上,该得奖而没得的意外时有发生,最重大的缺漏是证明DNA是遗传物质的艾弗里和开创行为遗传学研究的本泽。他们没有获得诺贝尔奖不影响他们在科学史上的地位,受影响的只是在公众中的声望——出了生物学界,几乎没人知道他们。威尔穆特的历史地位已定,在公众中也是声名显赫,他没能获得诺贝尔奖,就没那么遗憾了。

  2012.10.10

(《新华每日电讯》2012.10.12)










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发表评论 评论 (1 个评论)

回复 iammaimai 2012-10-16 17:47
谢谢方兄的介绍!

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