美华裔科学家杨向中等揭示克隆牛易夭折之谜

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以克隆牛闻名于世的著名美国华裔科学家杨向中教授28日在中国农业大学与世界其他地方一同举行新闻发布会，公布了他们对克隆牛易夭折的最新研究突破，他们发现出生后早死的克隆母牛其X染色体基因不能正常表达，可能是它们致死的主要原因。这一研究成果于28日在世界著名的《自然遗传》杂志上发表。杨向中会后接受新华社记者专访时认为，他的这一成果为克隆技术的研究和应用打开了一扇通往广阔天地的门。

自1997年英国科学家宣布“多利”羊问世后，大批的克隆鼠、牛、羊和猪相继问世。遗憾的是克隆成功率迄今仍然很低，仍需要几十次甚至上百次偿试后才能成功。百分之八十以上的克隆胎儿仍面临流产，出生的百分之五十以上的克隆动物因器官发育不全出现早期夭折。这些现象暗示克隆动物的基因表达可能会有异常。

杨向中解释说，雄性动物只有一个X染色体，而雌性动物带有两个X染色体，这两个X染色体上的基因受精后均表达。为使雌性动物不致于出现比雄性动物多一倍的基因表达，在胚胎发育过程中，雌性动物胚胎中的其中一个X染色体上的基因会被随机全部沉默或灭活（不再表达），因此成年雌性动物的细胞只有一个X染色体是有活性的。而在克隆过程中，体细胞核内只有一个X染色体有活性，我们研究的问题是分析克隆胚胎能否使已沉默的X染色体重新激活，发育后再使其沉默，从而使克隆动物与正常出生的动物无异。

杨向中的研究小组首先用9头克隆母牛（其中5头出生后早死，4头目前仍健在）对其X染色体上的10个基因进行分析比较。他们发现所有早死的克隆牛的器官（心脏、肝、肾、脾等）都有不同程度的基因表达紊乱，而存活下来的4头克隆牛的皮肤及血液中基因表达正常。

杨向中解释说，人和其他哺乳动物身上有数以亿计的各种类型的体细胞，虽然它们含有的基因顺序（蓝本）是完全一样的，但他们的形态和功能（如皮肤细胞和神经细胞等）却都完全不一样。这是因为在胚胎发育过程中由于基因表达的改变，组织细胞进行分化的结果。这一分化通常是不可逆转的（如皮肤和神经不可能变成其他类型的细胞）。但通过克隆这一神奇过程，这些已分化的体细胞可以逆分化形成一个具有全能性的胚胎细胞，然后再通过正常的胚胎发育和组织细胞分化过程形成各种组织和器官。而在这一个逆分化和再分化的关键过程中，某些基因的激活与沉默可能会出现紊乱。杨向中继续说，我们的发现恰好证实了这一假设。

杨向中说，一个成功的克隆技术路线必须能使那些供体细胞DNA中已“关闭”的基因，能够象正常受精一样重新“打开”。在自然生育中，早期的雌性胚胎能够通过特异的基因调控使其中一条X性染色体上几乎全部基因关闭，简称为“X染色体灭活”。杨继续说，而克隆的胚胎一开始则继承了体细胞一个已灭活的X染色体。这和正常发育有异，已灭活的X染色体需先被激活，等发育到一定阶段后再被灭活。杨向中科研小组对克隆牛X染色体是否会经过这一激活和再灭活过程，做了开创性的研究。杨向中说，非常有趣的是这些基因表达的异常程度，不同克隆动物差距很大，而且同一克隆动物的各器官之间也不一致。杨进一步说，这一发现对克隆动物在不同孕期流产和不同死因提供理论解释。

杨向中等还研究了克隆动物的胎盘中X染色体的灭活。在自然繁育中，只有来自母亲的X染色体上的基因在胎盘中表达，而来自父亲的X染色体则处于灭活状况。杨向中的研究发现在那些夭折的克隆动物胎盘中，来自父母双亲的二条X染色体同时表达。而在那些成活下来的克隆牛的胎盘中只有其中一条X染色体表达。杨向中说这一发现解释了为什么有些克隆牛的胎盘发育异常及其所导致的流产现象等。

不久前麻省理工大学的科学家们的研究并没有发现克隆老鼠X染色体灭活异常现象。杨向中说这可能是如下几个因素所致。首先可能是物种的差别（即鼠和牛）。其次是研究方法的不同，麻省的研究是对整个胎儿的分析，而我们是对不同器官进行的分析。因为不同器官具有不同的基因表达紊乱（过高或过低），所以不同器官混合后可能测不到这些异常，另外麻省只分析了X染色体上的一个基因，而我们分析了10个，有些基因也许没有异常。

杨向中等还发现不同的供体细胞可影响克隆效率和克隆成活率。他们采用了三种不同类型的细胞：卵巢颗粒细胞、皮肤成纤维细胞和乳腺上皮细胞。他们发现6头来自于颗粒细胞的克隆牛，有4头成活；而4头来自成纤维细胞的克隆牛出生后全部夭折。最差的是乳腺上皮细胞，他们移植了40多个克隆胚胎后，没有一个发育成后代。

杨向中最后总结说，我们的研究发现说明现行的克隆技术路线还不够完善，核移植后的去分化和再分化过程不彻底，这可能是导致克隆效率低、流产率和出生后夭折率高的原因。这些发现对动物克隆和人类治疗性克隆研究有指导作用。增进人们对克隆胚胎和动物基因表达知识，对改善克隆技术路线，促进正常基因表达有重要意义。

《自然遗传》杂志近日将这一重大发现通过网络新闻向全球公开发布，新闻媒体和科学界对这一发现反应强烈。动物转基因研究奠基人托姆瓦格纳教授说：“杨博士这一研究展示，克隆技术是一个走向成熟的生物技术。他们的研究成果表明克隆技术象其他重大生物技术一样，需要进一步完善。这项研究对揭开克隆动物早期死亡之谜提供了一个重要答案，并为以后进一步改善克隆技术开辟了一个崭新途径。”国际著名生物技术专家、康奈尔大学罗伯特福特教授说：“这一重要发现对改进克隆技术，提高治疗性克隆的可行性，创造出具有正常功能的细胞型有重要指导意义。”

来源：基因潮