什么是克隆技术

克隆是英文“clone”或“cloning”的音译，而英文“clone”则起源于希腊文“Klone”，原意是指以幼苗或嫩枝插条，以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物，如扦插和嫁接。在大陆译为“无性繁殖”，在台湾与港澳地区一般意译为复制，转殖或群殖。中文也有更加确切的词表达克隆，“无性繁殖”“无性系化”以及“纯系化”。克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因的个体或种群。

虽然高等动物普遍采用有性生殖，但克隆是否在高等生物中自然存在呢？答案是肯定的，例如同卵双胞胎，源自于同一个受精卵的分裂，具有同样的基因组，这也是人工克隆动物的一个思路，将早期胚胎分为多个小的胚胎，然后再分别发育成多个个体。这种方式建立在早期胚胎细胞的可塑性（Plasticity）上，此时细胞的命运依然可逆并具有全能性，而后期细胞，特别是已成熟的细胞并不具有这种特性。采用这种方式不仅在技术上困难，更为重要的是因为必须用早期胚胎，极大地限制了克隆的使用范围。

很多特性必须要等到个体成熟后才能获知，而如果此时再想克隆个体就需要换种思路：采用体细胞核移植（Somatic cell nuclear transfer， SCNT）技术。由于动物个体的很多特征由基因控制，因此只要将基因组所在的细胞核移植到去核的卵母细胞或早期胚胎細胞中，再进一步发育，即可获得和被移植个体同特征的个体。狭义上的动物克隆就是指使用体细胞核移植技术的克隆，目前大多数动物克隆都是采用这种方式。

动物克隆的简单历程

得益于20世纪上半叶发育学等学科的发展，1952年，美国科学家罗伯特·布里格斯（Robert Briggs）和托马斯·金（Thomas King）将青蛙受精卵的细胞核移植到卵细胞中并发育出胚胎。这是人类第一次用细胞核移植技术成功发育出胚胎，这次实验成功地进行了104次核移植，培育出35个胚胎，其中27个成长为蝌蚪。这种发育成功率在普通人看来可能很低，但在克隆界算是很高了，简直是高出了天际。

当然这与实验采用的动物及细胞有关。首先，青蛙体外排卵，卵细胞体积大，非常便于实验操作。其次，细胞核来源于受精卵，本身具有发育成胚胎并长成个体的能力。最后便是青蛙受精卵在水中能成长发育，要求比较低。虽然实验看起来采取了特殊的模式，但依然意义非凡，因为即便今日人类依然不清楚细胞核的取出和移植对细胞有怎样的影响，但这次实验成功了，从结果上肯定了技术的可行性，为动物克隆开创了一片天地。

虽然青蛙克隆实验成功了，但人们的好奇心并不会因此而减弱，相反会变得更强，其中最重要的两个疑问是：成熟的体细胞核能否移植并发育？其他动物能否被克隆？

1958年，第一个问题便有了答案。英国牛津大学的科学家约翰·戈登（John Gurdon）成功地将蝌蚪肠上皮细胞的细胞核移植到青蛙卵细胞里，并发育出胚胎。在肯定了第一个问题后，第二个问题的答案也没有让人们等太久。1963年，我国科学家童第周在世界上第一次成功克隆了亚洲鲤鱼，这次克隆是将一条雄性鲤鱼的细胞核移植到雌性鲤鱼的卵母细胞中。此外，1973年童第周还将亚洲鲤鱼的基因移植到欧洲鲫鱼中，第一次实现了种间克隆。

高等动物羊、鼠和牛的克隆，分别发生在1984年、1986年和1994年，但由于它们都使用胚胎分裂技术，而非用成熟的体细胞，影响力较小，没有受到很大关注。但很快地，克隆技术便得到了前所未有的关注，让这个专业词汇从生物学走进了普通公众视野，甚至走进了科幻电影里。这就是1996年英国科学家基思·坎贝尔（Keith Campbell）和伊恩·威尔穆特（Ian Wilmut）用成熟体细胞成功克隆了一只羊，它的名字叫“多莉”。

多莉一出生便名扬世界，它应该是迄今为止世界上最有名的动物，足以比拟任何当红明星，即便死后知名度依然不减。在经历277次核移植，产生29个胚胎，放入13个代孕母羊后，最后有且只有多莉幸运地出生了。这次艰辛而又享誉世界的实验，从这组数据上可以看出，比起克隆界的前辈们，在概率上实在小得太多了，只出生了一只，这还是建立在科研人员数百次的辛勤工作上的，这也许是上帝的眷顾。

多莉有三个母亲，分别是为它提供细胞质、细胞核和子宫。多莉只活了6年多，于2003年去世，共有三次生育，产生6个后代。

目前，已被克隆的高等物种有20多种，其中克隆牛和鼠诞生于1997年，和人类相近的猕猴在1999年，被科学家利用胚胎分离的方式克隆成功，克隆猪出现于2000年，克隆兔、骡子、鹿和马则在2003年成功，克隆狗、果蝇在2005年诞生，2009年，克隆骆驼在迪拜诞生。

近几年来，随着科学的发展，克隆的应用更加广泛并开始走向商业。2009年，一种已灭绝的庇里牛斯山羊（Pyrenean ibex）被克隆成功，这是人类第一次将已灭绝的物种克隆出来，虽然它仅活了7分钟，但为灭绝动物的再生打开了一扇亮窗。

2014年，深圳华大基因报道称，每年生产500只克隆猪，成功率在70-80%，但遭到了来自科学以及公众方面的强大压力。

2015年，一家中国公司计划每年生产10万只克隆牛，用于满足市场对高品质牛的需求，同样地，该计划遭到了众人的猛烈批评，认为不具可操作性。

结合目前热门的基因编辑技术，2017年，一只基因编辑狗在另一家中国公司诞生。

克隆猴为什么费劲？三大难点抬高门槛

从第一只克隆羊到第一只克隆猴，历时21年。期间，各国科学家先后克隆出牛、鼠、猪、猫、狗等多种动物，但对猴子一直无能为力。

2003年，权威学术期刊《科学》曾发表了美国匹兹堡大学医学院研究人员的一篇论文，论文称，用现有技术克隆灵长类动物“是行不通的”。

最接近成功的一次实验发生在2010年。美国俄勒冈灵长类研究中心的著名科学家米塔利波夫率领团队成功移植了克隆猴胚胎，但胚胎发育至81天，以流产告终。

孙强介绍，克隆猴主要有三个难点。一是细胞核不易识别，“去核”难度大。作为受体的卵细胞，必须先把细胞核“摘除”，才能容纳体细胞的细胞核这个“外来户”。但是，猴的卵细胞核去核难度非常大。

孙强团队中，博士后刘真是“去核”的主要操作者。借助显微设备，刘真用一双巧手反复练习，在最短时间内、用最小损耗完成“去核”工作，为后续的克隆工作奠定重要基础。

二是卵细胞容易提前激活。克隆过程中，体细胞的细胞核进入卵细胞时，需先“唤醒”卵细胞，然后才启动一系列发育“程序”。因此，“唤醒”的时机要求非常精准。但是，使用传统方式，猴的卵细胞很容易被提前“唤醒”，往往导致克隆“程序”无法正常启动。

三是体细胞克隆胚胎的发育效率低。被转移到卵细胞里的细胞核突然要扮演受精卵的角色，“赶鸭子上架”很不适应，需要科学家采取多种手段“保驾护航”。如果“保驾”不力，绝大多数克隆胚胎都难以正常发育，往往胎死腹中。

经过5年不懈努力，孫强团队成功突破了克隆猴这个世界生物学前沿的难题。通过DNA指纹鉴定，“中中”和“华华”的核基因组信息与供体体细胞完全一致，证明姐妹俩都是正宗的克隆猴。

克隆猴有啥价值？疾病研究、新药测试将大幅提速

经过体检，记者戴上口罩、穿上白大褂，在中科院神经所研究员孙强的带领下，走进克隆猴宝宝的“育婴房”。

世界上首只克隆猴“中中”和她的妹妹“华华”正在恒温箱里嬉戏。姐姐比妹妹年长10天，除了体型大小略有差异，姐妹俩看不出什么区别。

她俩的基因，都来自同一个流产的雌性猕猴胎儿。科研人员提取了这个猕猴胎儿的体细胞（非生殖细胞），通过技术手段将其细胞核“植入”若干个“摘除”了细胞核的卵细胞。“中中”是第一个发育成型并顺利诞生的幸运儿。

“克隆猴的诞生意味着中国将率先建立起可有效模拟人类疾病的动物模型。”孙强说，利用克隆技术，未来可在一年时间内，培育大批遗传背景相同的模型猴。这既能满足脑疾病和脑高级认知功能研究的迫切需要，又可广泛应用于新药测试。

孙强介绍，如果实验对象的遗传背景不同，“实验组”和“对照组”的说服力就不够强。传统医药实验大量采用小鼠，很大程度上是因为鼠类可通过快速近亲繁殖，培育出大量非常相似的小鼠。

但由于小鼠和人类相差太远，针对小鼠研发的药物在人体检测时大都无效或有副作用。据了解，这是目前绝大多数脑疾病研究无法取得突破的一个主要原因。

中科院神经所所长蒲慕明院士说，克隆猴的成功，将为脑疾病、免疫缺陷、肿瘤、代谢等疾病的机理研究、干预、诊治带来前所未有的光明前景。“这是世界生命科学领域近年来的重大突破。”他说。