■方陵生　编译

 

说来奇怪，多利出生时，我是照顾它的“保姆”。当时是1996年7月，我们知道，如果这只小羊羔能活下来，她将成为首个成年体细胞克隆成功的动物。

 

我的同事、在多利的诞生中担任重要角色的基思·坎贝尔当时正在度假，我们等他回来后一起去聚餐庆祝。多利的公开比较晚，直到第二年2月我们的论文发表后，媒体才开始报道。

 

事隔20年，再来看当年的克隆羊多利，也许可以按研究进展时间表脉络清晰地进行叙述，但当时的实际情况要比如今所叙述的要混乱复杂得多。多利开启了一个生物技术新时代，但并没能在生物学领域成就一个完美无缺的世界。

 

克隆多利前的技术准备

 

我在剑桥大学做了一些生殖生物学方面的研究之后，首次来到爱丁堡罗斯林研究所，在那里开发了冷冻牛胚胎的方法，并于1973年导致诞生了第一个从冷冻胚胎诞生的小牛“弗罗斯蒂”。

 

几年后，大约在1980年，我再次来到罗斯林研究所，当时的研究重点是分子遗传学，包括基因改造。我们希望能够通过“基因打靶”，将一些遗传变化引入动物体内，产生一些需要的蛋白质，如各种抗体。在将数百份人类基因拷贝注入受精卵中后不久，羊奶中就产生了人类的蛋白质。但只有1%的受精卵继承了这种基因，我们加入更多的基因，而不是移除或修改现有的基因，但效果不是很明显。于是我们打算另辟蹊径。

 

1981年有论文称，可通过细胞核转移克隆老鼠，即去除受精卵中的细胞核，植入早期胚胎细胞的细胞核，但这个实验没有成功。事实上，1984年有两位权威研究人员宣布，用细胞核转移的办法克隆哺乳动物是“不可能的”。

 

然而1986年，一位名叫斯蒂恩·威拉德森的研究人员从羊的胚胎细胞中转移细胞核获得了成功，并于一年后用这一方法培育了小牛。

 

这一成果对我的启示是：也许细胞核转移在基因修改中，能够成为一种真正有用的技术。

 

于是我去拜访了威拉德森，他毫无保留地向我详细介绍了他的研究。当我回到爱丁堡大学时，心里已经有了一个大胆的计划，通过细胞核转移进行克隆实验。

 

这是一个需要一个庞大团队的计划。我们吸收的一个关键人物是基思·坎贝尔，他对细胞核有过很多研究，他甚至可能比大多数人都更早有了克隆的想法。

 

277个卵子只成就了一个多利

 

在接下来的几年时间里，我们的研究重点是如何用胚胎细胞克隆羊，然后我们改用从后期胚胎中取出来的细胞。当时的理解是，细胞一旦分化为某种专门细胞，如皮肤细胞，它们就会失去或者说关闭有可能成为其他细胞所必需的基因指令。

 

但基思猜测，也许某个时间点上的成体细胞也可用于克隆，我们准备尝试一下。在多利诞生的前一年，我们从已经开始分化的胚胎细胞克隆了两头小羊———梅甘和莫拉格，下一步我们就想尝试一下在发展阶段上处于更晚时间点上的成体细胞。

 

每次实验我们都需要大量母羊提供卵子并充当“代孕母亲”的角色。

 

当时与我们合作的PPL生物技术公司正好有一批细胞株出了一些意外问题，导致研究工作暂停，这意味着他们手里有许多暂时用不着的实验羊。1995年圣诞前后，我们坐下来讨论如何处理这些母羊，就在这时，我们提出了多利羊实验的建议。

 

当时PPL公司已成功培养了从成年乳腺组织中提取的细胞并冷冻保存起来，我们将细胞核转移到了277个卵子中，但最后只有29个胚胎被成功移植进入“代孕母亲”的母羊体内，而在这29个胚胎中，最后只成功诞生了多利一头小羊。

 

多利引发的轰动点和预想的完全不同

 

1997年2月的一个星期天，好消息传来时，我们已经做好了接受万众瞩目的准备，但多利诞生产生的轰动完全和我们预想的不在一个层次。星期一，我们发现停车场里挤满了电视台的卫星采访车。按采访组的要求，我站在现场的寒风中让他们拍照，在后期编辑处理中他们再将多利的图片加进去。

 

我们知道在那一刻，我们打开了一扇重要的大门，但我们并不清楚这扇门的打开会带来什么样的可能性。但想到这项强大的技术对于

 

治疗性克隆——例如产生移植所需要的机体组织——的重大意义，我们就感到激动万分。同样令我们兴奋的是，它从根本上改变了我们对生物学的理解。

 

消息传开后，话题很快转到了克隆人类的问题上，并引起媒体哗然。记得我当时对妻子说：“别担心，一切都会很快过去的。”多利诞生后，基思和我讨论过这个问题，我们知道人类克隆是有可能做到的，但我们都不赞同这个想法。

 

论文发表后不久，基思离开了罗斯林研究所。接下来的几年里，基思和我都发表了大量的演讲，甚至还一起合写了一本书。

 

多利给我们创造了许多机会。由于我的克隆研究和早期研究工作，我被提名为皇家学会成员，之后还被授予了爵士称号。

 

回顾我们的大团队所取得的一切，我想我们至今仍然不能完全理解多利羊克隆成功背后的生物学，没有真正意义上的理解。

 

我觉得，也许我们现在的理解会更深一些。建立在多利羊克隆基础上的干细胞研究正方兴未艾，许多临床实验也正在进行之中。克隆羊多利诞生20年后，它给人类带来的希望和美好愿景正在实现之中。

 

“多利”对今天意味着什么

 

科学发展史被认为是向着真理迈进的必然而曲折的过程，第一头克隆羊多利的故事就是科学发展史的一个缩影。

 

人类的科学探索和实践充满了不可预测的偶然性，是一条布满了失误、死胡同、意外和惊喜的荆棘之路。正如伊恩·维尔穆特记叙的多利羊诞生那段纷乱曲折而激动人心的日子。要不是命运的跌宕转折，结果可能会完全不同，多利羊有可能根本就不会出生，从成年体细胞克隆动物的想法甚至有可能会被完全摒弃。

 

20年的时间足以让我们产生更多的反思。多利羊的诞生被人们振奋地视为医学史上的奇迹，但同时也引发了对于人类克隆的严重警告。虽然20年来的发展并不完全如预期的那样，但令人高兴的是，克隆技术的前景更接近预期目标。创造多利的技术推动了　目前已进入临床试验阶段的干细胞治疗的进展，以及有望治愈被称为线粒体病的诸多遗传性疾病的令人惊讶的治疗方法。

 

同时，至少据我们所知，没有人试图克隆人类，部分原因可能是技术障碍，但同时也说明科学家们的自我克制与自律。

 

从克隆羊到今天，生物技术的进步仍在导致产生一些对未来前景的过度期望。最新激发这种过度反应的是基因编辑，它可被用来开发一些好的应用项目，但也有可能被用于一些不好的目的，在监管方面也存在不少困惑　(见以下“相关链接”文章)。

 

回顾克隆羊多利诞生以来的20年，生物医学科学的进展速度比我们预期的要慢，也不如我们想象中那样呈线性发展，此外，我们并不能因为某件事可以做到，就意味着我们就应该去做。对于如今方兴未艾的基因编辑，再过20年回头来看，也许与我们目前的看法也会有着很大的不同。

 

——英国　《新科学家》　杂志编辑部评论文章

 

从克隆技术到干细胞治疗

 

1962

 

约翰·戈登用从成熟细胞中转移出来的细胞核成功克隆了一只青蛙，表明成熟细胞也含有可分化为各种类型细胞的基因指令。但这一成果未能在哺乳动物身上复制成功。

 

1981

 

马丁·伊凡斯确定了老鼠体内的胚胎干细胞。

 

1996

 

多利是第一个用成年细胞克隆成功的动物，表明成年哺乳动物的细胞中也含有可分化为各种类型细胞的基因指令。

 

1998

 

约翰·吉尔哈特和詹姆斯·汤普森从干细胞中分离和培养了人类干细胞。

 

2006

 

日本科学家山中申弥将成体细胞转化为类似于胚胎状态的细胞，被称为诱导性多功能干细胞　(iPScells)。

 

2010

 

一位脊柱受伤患者接受了实验性的干细胞治疗。

 

2014

 

诱导性多功能干细胞首次用于增龄性失明。

 

从多利到“多利四羊组”

 

多利羊——世界第一头克隆哺乳动物，诞生于1996年7月5日，1997年2月首次向公众披露。它被美国　《科学》　杂志评为1997年世界十大科技进步之首，也是当年最引人注目的　国际新闻之一。科学家认为，多利的诞生标志着生物技术新时代的来临。

 

多利之所以轰动全世界，是因为它是世界上首例没有经过精、卵结合，而是用体细胞克隆出的新个体。它证明了一个成年哺乳动物特异性分化的细胞，也可以发展成一个完整的生物体。

 

多利的一生

 

多利是苏格兰罗斯林研究所和PPL公司的共同作品。它有2个妈妈——基因妈妈和代孕妈妈。它的基因母亲是一头普通的白绵羊，在多利出生前3年就已死去。苏格兰的汉纳研究所在这头母羊怀孕时提取了它的一些乳腺细胞进行冷冻保存，后来又把这些细胞提供给英国PPL公司进行克隆研究。

 

以伊恩·维尔穆特为首的苏格兰罗斯林研究所的科学家在实验室中培养这些乳腺细胞，然后提取其细胞核，移植到去除了细胞核的苏格兰黑脸羊的卵子里。之所以使用苏格兰黑脸羊的卵子，是因为这种羊身体大部分是白的，脸却是全黑的，很容易与白绵羊区别开来。

 

多利一共生育了3胎，有6个孩子，其中一个夭折。1998年4月，多利生下了它的第一个孩子——雌性小羊“波妮”。1999年3月，多利再次成功生育，一胎产下两雄一雌3只小羊羔。英国罗斯林研究所在一份向外界宣布的书面声明中称：在“波妮”诞生近一年后又添新丁，再次证明多利虽然身份不同寻常，但却完全拥有繁殖健康下一代的能力。

 

晚年的多利由于患进行性肺部感染，症状不断加重并恶化。对它倾注了无数心血的研究人员不忍看它遭受疾病折磨而痛苦的样子，不得已在2003年2月14日，对它实施了安乐死。

 

“多利”和克隆动物健康

 

1999年5月，罗斯林研究所和PPL公司宣布，多利的染色体端粒比同年龄的绵羊要短，引起了人们对克隆动物是否会早衰的担忧。

 

端粒是染色体两端的一种结构，对染色体起保护作用，有点像鞋带两头起固定作用的塑料或金属扣。细胞每分裂一次，端粒就变短一点。短到一定程度，细胞就不再分裂，而启动自杀程序。

 

端粒以及修补它的端粒酶，是近年来衰老和癌症研究中的一个热点。许多科学家认为，端粒在动物的衰老过程中可能起着重要作用。一些人担心，克隆动物的端粒注定较短，是一个不可避免的根本问题。

 

另一些人认为，多利的端粒较短可能是克隆过程中的技术问题所致，这不一定是体细胞克隆中的普遍现象，有望随着技术的进步而消除。由于克隆动物数量不多，而且普遍比较年轻，因此还难以判断哪一种说法正确。端粒与衰老之间的关系究竟是什么、端粒较短是否一定导致早衰，也是尚未确定的事情，这使得问题更加复杂。

 

2002年1月，罗斯林研究所透露，多利被发现患有关节炎。这引起了有关克隆动物健康问题的新一轮骚动。绵羊患关节炎是常见的事，但多利患病的部位是左后腿关节，并不多见。

 

维尔穆特说，这可能意味着现行的克隆技术效率低，但多利患病的原因究竟是克隆过程造成的遗传缺陷，还是纯属偶然，可能永远也弄不清楚。与主张动物权利的人士的观点相反，他强调，对动物进行的克隆研究不应该因此停止。相反，要进一步研究，弄清楚其中的机制。

 

“多利四羊组”诞生

 

在多利过世后的第7年，英国媒体于2010年12月1日报道：最初成功克隆多利羊的科研小组利用克隆多利时所剩的乳腺细胞，又成功克隆出了四只多利。

 

当年克隆多利取样后剩下的母羊乳腺细胞一直被冷冻保存，科学家日后在试验中找到了从基因着手降低克隆动物罹患疾病的方法，于是就将冷冻的组织解冻，进行再克隆。

 

克隆多利时，科学家总共用了277个卵子，得到了29个胚胎。而随着技术的进步，“多利四羊组”中的每一只羊只需要5个胚胎。

 

参与克隆多利的基思·坎贝尔称，从基因角度来看，这4只羊和多利以及提供乳腺细胞的母绵羊一模一样，这意味着“多利复活了”。

 

“多利四羊组”在公开身份前，隐身了3年。2010年亮相时，它们并没有表现出与多利关节炎相同的症状。坎贝尔表示，新一批“多利”健康状况良好，这意味着克隆技术的日趋成熟或可提高克隆动物的成活率和健康水平。

 

“多利之父”谈克隆

 

伊恩·维尔穆特克隆出多利羊之后，曾与别人合写了　《人类对多利的滥用和使用》，美国　《时代》　周刊曾对他进行了访问：

 

《时代》:你如何会想到克隆一只哺乳动物？

 

维尔穆特:这种事情可不是拍脑袋拍出来的，产生这种想法至少经过了1年左右的时间及技术准备。

 

《时代》:在现代科学史上，多利即使不能算是最重要的科学里程碑，也应该算是最重要的之一，这么重大的事件是如何发生在苏格兰一个小山村里的？

 

维尔穆特:聪明的回答也许是我们太聪明!　严肃的回答应该是，我们在正确的地方实现了一个突破，我们是幸运的。我们做了一个特别的试验，让我们能改变传统方法，很幸运我们首先做到了这一点。

 

《时代》:在多利出生前，你已经制造出了数十个胚胎，但都没有存活，你担心过多利也会失败吗？

 

维尔穆特:我们非常担心。我们只有一次机会，生出了一只羊羔，以前的试验显示，生出一只健康羊羔的机会非常小。

 

《时代》:如果是安全的话，你有兴趣克隆你自己吗？

 

维尔穆特:不止一次有人问我“我的孩子能否进入这种研究领域”，这是人们一种下意识的期待。但要说到克隆，压力要大得多，人们总是希望克隆能跟原来的一样，这就不可避免地增加一些期待和限制，这是我不愿意使用这种技术的原因。我想，人应该是独一无二的。

 

相关链接

 

尚未定论的基因改造评判标准

 

什么是基因改造？　让我们来看一个测试题——

 

A：添加一个来自另一个有机体的基因；B：由辐射或有毒化学物质诱导突变产生；C：对生物体基因组进行某个精确的改变。

 

欧盟委员会的答案会是“A：是的；B：不是；C：我们还不能确定。”如今，CRISPR基因编辑技术带来的革命化进展，让这个问题显得很可笑。

 

人类对植物和动物进行基因改造至少已有1万年历史了。我们的食物、宠物甚至花园里的花卉，经过几千年的人工培育后，与其野生的祖先相比，已有了数百个基因变化。

 

想要在常规育种与现代生物技术基因改造之间划出明显界线，似乎是一个相当困难的问题。欧盟委员会对转基因生物体的定义是指那些“不是通过自然发生交配行为和自然基因重组导致的遗传物质改变”的生物体。例如，当细胞在修复受宇宙射线损害的DNA时，就有可能发生DNA的自然重组。

 

问题是，基因编辑也是一种自然重组。它可以引入新的基因，但基本形式只是在某个特定位点切割DNA。当细胞在进行自我修复时，也经常会改变一些DNA字母，与自然重组时发生突变的方式是一样的。

 

我们的祖先只能等待偶然发生的理想突变机会，现代育种者可没有这样的耐心，他们会通过辐射或化学方法筛选有理想细胞变异的植株进行培养。欧盟委员会裁定这种突变形成(选项B)　不属于基因修改。

 

然而，单个基因编辑　(选项C)是否属于基因修改还未有定论。从情理上来说，没有理由将基因编辑生物体置于比突变生物体更严苛的审视之下，如果说这两者之间有何不同的话，突变形成不如基因修改生物体有比较明确的修改结果，前者的风险更大一些。

 

时至今日，一直未有一个明确的生物体基因编辑规范出台。这是为何？　有关方面担心若将最简单形式的基因改变排除在基因修改范围之外，有可能会引起一些人的抗议。因为这有可能导致产生一些未经严格安全测试的转基因植物和动物。但是零监督与过度严苛的监管一样，都是不合适的。

 

但还有第三条道路：建立这样一个体系，不仅关注转基因动植物产生的过程，同时关注这些转基因生物体的基因修改是否会对人体或环境产生有害影响。

 

欧盟委员会的裁决至关重要。是决定完全关闭基因编辑动植物研究的闸门，而错失其给人类带来潜在益处的机会呢？　还是裁定基因编辑生物不是转基因生物体，而敞开有可能导致未知风险的基因修改之门呢？　这两者可能都不是我们想要的选择。