勇闖孤島，試錯5年體細胞克隆猴終成功

克隆猴“中中”和“華華”。圖片|國際在線

自1997年“多莉羊”體細胞克隆成功后，已有超過20種哺乳動物的克隆相繼實現(xiàn)。不過，真正讓世界頂尖科研團隊緊緊盯住的目標始終只有一個——猴。由于靈長類的進化與人類非常接近，克隆猴對認識人類的大腦、腦認知功能和腦疾病有巨大的潛在應用價值。

21世紀初，美國匹茲堡大學的科研人員在《科學》上發(fā)文稱，用體細胞克隆非人靈長類動物的理想是不可能實現(xiàn)的。俄勒岡大學教授米塔利波夫立馬撰文反駁道，科學家更應該從人跡罕至的科學道路上發(fā)現(xiàn)不尋常的風景。但在嘗試了15000枚猴卵細胞后，他制備的克隆猴最終在懷孕81天后流產，而這已是當時該領域取得的最好成績。

然而，看似不可能的克隆猴任務最終被中國團隊完成了。中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心（神經科學研究所）孫強研究員率領以劉真為主的團隊，經過5年的不懈努力，在國際上首次實現(xiàn)了非人靈長類動物的體細胞克隆。

2017年11月27日，首只體細胞克隆猴“中中”在神經科學研究所的非人靈長類平臺誕生;12月5日，第二只克隆猴“華華”誕生。該成果標志著中國率先開啟了以體細胞克隆猴作為實驗動物模型的新時代，并實現(xiàn)了在非人靈長類研究領域由國際“并跑”到“領跑”的轉變。那么，這個里程碑式的轉變背后有什么故事？

孤島建猴場，條件艱苦

早在2001年，國外就擁有了轉基因猴，而當時中國不僅沒有轉基因猴，連試管猴也未見報道。

為了完成轉基因猴項目，孫強在博士畢業(yè)后，沒有選擇去國外做博士后，而是在2004年去往西雙版納的山上養(yǎng)殖場，開展猴生殖生理和轉基因猴構建的研究。當時，他的妻子、孩子都在揚州，而他兩個月才能回一次家，這樣的日子維持了將近4年。

經過近4年的努力，試管猴項目成功，但轉基因猴項目依舊前景黯淡，孫強礙于現(xiàn)實困境不得不考慮轉變研究方向。恰逢2008年，中國科學院神經科學研究所所長蒲慕明提出：要開展以非人靈長類為主要模式動物的研究，并著手籌建非人靈長類研究平臺。更幸運的是，蒲慕明感受到了孫強內心從事非人靈長類研究的強烈科研欲望，決定把建設研究平臺的重任交給他。

蒲慕明的決定意味著，我國要準備攻克克隆猴技術這道領域內公認的難題。當時，中國的神經科學研究剛走出一窮二白的局面，花大量經費攻堅克隆猴技術被認為是拿科研經費開玩笑。不過，蒲慕明自有想法。他相信中國的神經科學研究能領跑世界，而非人靈長類研究就是實現(xiàn)彎道超車的關鍵所在。

2009年，中國科學院神經科學研究所順利建立了非人靈長類研究平臺，孫強擔任負責人?？紤]到從頭建設非人靈長類設施需要花費數(shù)年時間，孫強又一次選擇了一個遠離家鄉(xiāng)的地方——位于江蘇蘇州太湖中一個小島上的猴場，以實現(xiàn)盡快起步。在島上最初的交通工具是自行車和電瓶車，若要出島，研究人員必須乘坐公交經過60站，耗費大約2小時車程，才能抵達火車站。

早期島上沒有食堂，吃飯也是需要解決的問題，研究所給每個宿舍都配備了廚房，大家輪流買菜做飯，到了節(jié)假日還組織一些集體聚餐，這樣既解決了生活上的問題，又增進了同事之間的感情。在工作中，實驗室就是全體團隊成員的家。由于比較潮濕，實驗室一樓的墻壁發(fā)黃甚至發(fā)霉，團隊便自發(fā)組織，利用空閑時間粉刷墻壁和天花板，美化家園。

2010年國慶假期的一個雨夜，在從基地返回宿舍沒有路燈的路上騎行時，孫強摔斷了鎖骨。但當時正是實驗的關鍵節(jié)點，孫強只好懸著胳膊繼續(xù)干了一個星期。等他實驗做完再去醫(yī)治的時候，醫(yī)生發(fā)現(xiàn)摔斷的鎖骨已錯位，不得不重新切斷后再接上。

也正是這一年，22歲的劉真成為平臺招收的首名碩士研究生，師從孫強?！皝淼窖芯克螅也砰_始接觸非人靈長類研究，并在非人靈長類研究平臺逐步加深對這個領域的了解?！眲⒄嬲f。年輕的他不問世事，在這個偏僻的小島上一待就是8年多。

孫強認為，他們是團隊中“最美”的人。從上島開始，獸醫(yī)們平均每月治療36只病猴;每年總共觀察母猴月經58400次，并給每只猴子建立月經檔案;給母猴注射超排藥物5848次……

這樣的付出是值得的，2011年，孫強率領的團隊成功得到了世界上首批攜帶人類自閉癥基因的猴模型;隨后，又成功開發(fā)了實驗猴成熟加速技術，將食蟹猴的繁殖周期從5年以上縮短到2.5年;他們還建立了基于分子核酸酶的基因編輯猴模型構建技術。這些工作對整個中國的非人靈長類研究起到了推動作用。

但是，上述方法構建的模型猴仍然存在首建動物嵌合、脫靶和遺傳背景不均一等問題。2012年，孫強毅然接下了攻克非人靈長類體細胞克隆技術的重任，試圖解決上述問題。自此，體細胞克隆猴任務正式拉開序幕。

然而，島上惡劣的自然環(huán)境依舊是個大問題，它險些讓全體人員的努力付諸東流。由于平臺的猴子平時在室溫下培養(yǎng)，每每低溫或酷暑之時，大家都提心吊膽，對猴子異常關注。2016年的一個周末，洪水泛濫，下午兩點，水位已經十分危險，基地只能出人不能進人。神經所每個小時都與島上的研究人員聯(lián)系，領導擔心人員安全，對團隊下令：“儀器、猴子不用管了，你們趕快撤?！?/p>

對于領導懇切的命令，孫強沒有執(zhí)行。他讓女性成員全部撤離，男性成員原地待命，看顧實驗猴。幸運的是，實驗人員、儀器和猴子最終都沒有遭受實質性損傷。正是這種國家利益大于個人利益的精神，使團隊最終取得了重大突破。

試錯5年，協(xié)同作戰(zhàn)

20多年來，體細胞克隆猴曾讓國際上多個頂級實驗室鎩羽而歸，連世界公認的克隆專家米塔利波夫都以失敗告終。國際上一度悲觀地認為體細胞克隆猴不可能成功。盡管如此，孫強團隊還是冒著很可能失敗或很長時間沒有成果的風險，開始了體細胞克隆技術的攻關。體細胞克隆猴實驗做了5年，他的團隊也失敗了5年。孫強在不斷鼓勵團隊的同時，也不忘深刻反思攻關方式。

在體細胞克隆猴技術具體操作上，主要有兩大難點。第一是拿掉細胞核的時候不能抽掉周圍太多營養(yǎng)物質，否則細胞就會停止發(fā)育。為最大限度減少對體細胞核及卵母細胞的損害，卵母細胞的去核以及將體細胞核注入卵母細胞的過程必須既快又好。但當時的操作技術還很不完善。第二，移植到卵細胞中的是成熟的、只表達某些特定基因的體細胞細胞核，研究人員需要想辦法讓它重新變成一個未分化的全能胚胎細胞。

由于猴子細胞不透明，在顯微鏡下看不到細胞核，只有通過偏振光才能使細胞核顯示。這也意味著，研究人員必須注視著顯微鏡，在一閃一閃的偏振光下，操縱直徑10微米左右的極細針頭在細胞里吸取、注射，并盡可能減小對細胞的損傷，其難度遠大于操縱繡花針。

為了更好地對猴的卵細胞進行去核操作，劉真首先使用小鼠的卵母細胞進行常規(guī)的去核練習。當熟練掌握去核操作后，劉真再使用廢棄的猴卵細胞進行練習，最后才用優(yōu)質的猴卵細胞進行去核練習。而熟練掌握猴的卵母細胞核移植操作，一般需要約兩年時間。大量訓練后，劉真最終實現(xiàn)了在10秒內完成一次全套精準操作。操作速度的提升為研究團隊打通了體細胞克隆猴實驗中的重要一關?！叭绻麤]有劉真的巧手，克隆猴可能成功不了?！边@是孫強對劉真的肯定。

在核基因組啟動前，體細胞核要經歷一個回復到早期胚胎核狀態(tài)的過程，也就是“重編程”。只有將這個過程控制好，才能提高體細胞胚胎的發(fā)育率。在嘗試各種調控方法效果均不理想后，2014年，研究團隊終于從一篇報道中找到一種新的酶處理方法，并用它將囊胚率提升到45%，優(yōu)質胚胎率提高到29%。最終，他們用127枚卵母細胞，做出了109個重構胚胎，對21只猴子受體進行移植，獲得6只懷孕受體。2017年，其中兩只順利出生。

為便于論文發(fā)表，蒲慕明給這兩只寶貴的克隆猴起名“中中”“華華”，意為“中華”，并迅速得到了研究團隊的一致認可。雖然起名只有幾分鐘，但中華復興夢在大家心里已經藏了很久。最終，相關研究論文發(fā)表在《細胞》雜志上，劉真是第一作者。

孫強在回憶這5年的艱辛歷程時感慨道，世界前沿難題的突破需要精干高效的攻關團隊。“‘志同道合是讓我們能在一起拼搏的關鍵。作為‘隊長的我，必須與團隊同甘共苦，而不是發(fā)號施令的‘老板，我和大家一起生活在基地，同吃同住。對新手，我會手把手地從零開始教，讓他們快速成長?！贝蠖鄨F隊成員經過這次大膽的探索之旅后，都成為了“身懷絕技”的頂尖人才，比如劉真，現(xiàn)在已經是神經科學研究所的博士生導師。

團隊成員共21人，大多數(shù)人并沒有光鮮奪目的背景，甚至有12人是只有大專學歷的獸醫(yī)。但孫強認為，他們是團隊中“最美”的人。從上島開始，獸醫(yī)們平均每月治療36只病猴;每年總共觀察母猴月經58400次，并給每只猴子建立月經檔案;給母猴注射超排藥物5848次;由于80%孕猴分娩在晚上，他們必須輪流值夜班;由于剖腹產母猴不愿帶小猴，他們還得每隔兩三小時給小猴喂奶……“中中”“華華”就是由獸醫(yī)王燕接生的，她的名字也出現(xiàn)在了這篇世界馳名的論文的第三作者位置上。

其實，在團隊中，哪怕是一個電焊工，所起的作用也不可小覷。孫強說，猴子生性好動，喜歡扒籠子，猴籠經常被損壞，但廠家維修往往要拖延個幾天，沒有電焊工及時修理，經常會有實驗猴逃脫到野外?！坝辛穗姾腹ぃ覀兙筒挥萌靸深^滿山抓猴子了！”

正是由于大家的“協(xié)同作戰(zhàn)”，團隊在日復一日地嘗試、突破、遇挫中一點點前進，最終撥云見日，走向成功。

◎ 來源|綜合中國經濟周刊、文匯報