自從多莉羊在蘇格蘭誕生後的十年裡，克隆技術作為一種低效的科學緩慢發展。已經有幾種哺乳動物物種使用相同的核移植技術被克隆出來。但即使是對小鼠——註定用於人類應用的技術和療法的基準模型生物——的研究也一直受到低克隆效率率的阻礙，大約每植入100個胚胎才誕生一隻幼崽。
“失敗率太高了，每天都在努力讓事情有所進展，”紐約洛克菲勒大學的發育生物學家彼得·蒙巴爾茨說。“我們都在努力理解這是為什麼。是我們的技術不夠好嗎？也許我們對細胞不夠溫和？或者，是否存在生物學解釋——也許我們一直使用的細胞型別是錯誤的？”
現在，蒙巴爾茨與洛克菲勒大學和霍華德·休斯醫學研究所的哺乳動物細胞生物學家伊萊恩·富克斯合作，為確定克隆的最佳實踐增加了另一個數據點。研究人員的實驗室在本週的《美國國家科學院院刊》上宣佈，他們利用小鼠皮膚細胞克隆出了小鼠，其中幾隻存活到了成年；最年長的幼崽現在已經快兩歲了。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保有關當今塑造我們世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。
核移植已被用於使用一系列不同的細胞型別克隆小鼠：淋巴細胞、神經元和結締組織都已被使用。核移植包括將幹細胞（或分化細胞）的細胞核注射到已去除細胞核的卵細胞中。將雜交細胞培養以產生囊胚——胚胎的前體——然後植入小鼠的子宮，在那裡它發育成胎兒。最常見的核移植供體細胞型別來自卵丘細胞，它包圍著發育中的卵子或卵母細胞。（考慮到它們的來源，卵丘細胞只能克隆雌性小鼠也就不足為奇了。）
在目前的研究中，富克斯的團隊使用了角質形成細胞幹細胞，這些細胞參與毛髮生長週期和皮膚傷口癒合，來自小鼠毛囊的一部分，稱為隆突。這些成年幹細胞易於收集，處於靜止狀態——因此它們不會持續分裂——並且仍然能夠發育成許多細胞型別。細胞取自小鼠的背部，然後（使用富克斯團隊幾年前開發的技術）將幹細胞分選出來，並交付給蒙巴爾茨進行核移植。除了角質形成細胞幹細胞外，該團隊還使用卵丘細胞和進一步分化的皮膚細胞進行了核移植。
“在這種情況下，我們所做的是使用明確定義的幹細胞來詢問：與典型的分化細胞（如卵丘細胞）相比，它們是否具有更高的效率百分比？”蒙巴爾茨解釋說。“答案是，嗯，是的。雖然不顯著，但確實是。”
代孕母親總共分娩了 32 只小鼠——其中 19 只最初是角質形成細胞幹細胞，6 只來自卵丘細胞，7 只來自成熟皮膚細胞。對於雌性小鼠，角質形成細胞在克隆效率方面略微優於卵丘細胞：前者的囊胚移植到子宮後發育成幼崽的比例為 1.6%，而後者為 1.2%。然而，最初是角質形成細胞的雄性幼崽的克隆效率為 5.4%。“我們並沒有打算比較雄性和雌性，”蒙巴爾茨指出。
“雄性和雌性幹細胞克隆率的差異似乎可能與表觀遺傳學有關，”富克斯補充說，她指的是對基因功能的非DNA序列改變的影響。表觀遺傳學對於核移植非常重要，因為幹細胞中的染色體必須被重新程式設計才能像胚胎染色體一樣表現。然而，在雌性細胞的情況下，每個細胞中的兩條 X 染色體中只有一條是活躍的，這使得重新分配更加困難。“我認為直觀地想到 X 染色體失活是重新程式設計必須為雌性細胞解決的額外障礙，”蒙巴爾茨說。
康涅狄格大學再生生物學中心主任傑裡·楊表示，他的實驗室去年報告稱，完全分化的骨髓細胞在克隆小鼠方面比來自同一來源的幹細胞表現更好。他表示，這項新研究“證實了成年幹細胞與他們使用的卵丘細胞一樣適用於核移植克隆。”他補充說，觀察到的雄性和雌性克隆效率的差異將為更多研究開啟大門，以探究為什麼雄性細胞可能比雌性細胞更容易重新程式設計。
富克斯說，這項發現表明，核移植有一天可以用於從成年幹細胞建立新的胚胎幹細胞系，使研究人員不僅可以研究阿爾茨海默病和帕金森病等疾病，還可以建立一套特定於個人的幹細胞，來自他或她自己的皮膚，從而避免免疫反應排斥等併發症。
“在這篇論文中，我們沒有獲得胚胎幹細胞系，”蒙巴爾茨明確指出，並補充說，“考慮到人類卵母細胞的珍貴性，我們必須真正確保我們使用盡可能好的條件和儘可能好的細胞型別。我們不能浪費卵母細胞。”