多利
世界上第一只由成体细胞克隆的哺乳动物
多利(1996年7月5日—2003年2月14日)是世界上第一只由成体细胞克隆的哺乳动物,它是一只芬兰多塞特绵羊,于1996年7月5日出生于英国爱丁堡郊外的罗斯林研究所。多利并没有生物学父亲,却有三名母亲,研究人员先是从一头成年雌性芬兰多塞特绵羊身上提取了乳腺细胞,之后将其细胞核移植到另一头雌性绵羊剔除了细胞核的卵子之中,将其培植成胚胎,再转移到另一头雌性苏格兰黑面绵羊的子宫之中孕育生产。由于来自于乳腺细胞,它被一位动物技术人员依照一名胸部较大的美国乡村女歌手多利·帕顿的名字而命名为“多利”。
多利看起来像一只正常的绵羊,它性格外向,喜爱美食。多利于1998年生育第一胎,随后又生下了几只羊羔。2001年,多利罹患关节炎。2003年,多利感染了肺腺瘤病,这是一种由病毒引起的绵羊肺癌。研究人员不得不在2003年2月14日对多利实施安乐死,多利最终寿命为6岁,只达到正常出生绵羊寿命的一半左右。多利的躯体被捐赠给了位于爱丁堡苏格兰国家博物馆,被制成标本保存下来。
研究人员威尔穆特因培育出多利而被成为“克隆羊之父”,是科学报告的第一作者,但他随后承认该研究三分之二的成果要归功于另一位研究人员坎贝尔。对科学界而言,多利的诞生被视为20世纪末最重要的科学成就之一,引发了全世界科学家研究克隆技术的热潮,也导致了大量技术和伦理方面的争论。有学者认为:如果没有多利,干细胞研究可能会落后20年,它的出生是“生物学至关重要的里程碑之一”。
相关背景
克隆技术
在20世纪50年代,科学家已经克隆出来了青蛙,在多利之前,研究人员在英国罗斯林研究所也克隆出来了其他绵羊,但是这些实验成果都是经由胚胎细胞发育而来的产物,胚胎细胞在发育过程中仍然十分灵活,可以转变成各种组织细胞。
英国罗斯林研究所
罗斯林研究所前身为动物繁育研究组织,由于在玛格丽特·撒切尔当政时期科研经费被大幅缩减,研究所决定将重点从农业研究转向当时尚属于新兴领域的基因工程方向。研究所提出了一个针对绵羊的基因改造项目,希望在绵羊的胚胎细胞中插入一些脱氧核糖核酸片段,改变绵羊所分泌羊奶的成分,使羊奶其能够用于药物加工。该项目虽然取得了一些成效,但由于胚胎细胞培养不易操控等原因,项目具体过程非常繁琐,于是科学家们希望使用更容易操控的体细胞进行核移植克隆,使该项目更顺利的进行。多利羊是这个项目的副产物。
用于这一项目的资金来自于方方面面,一部分来源于生物技术和科学研究委员会(BBSRC),但大部分都来源于现已不存在的农业渔业和食品部以及一家私有苏格兰公司PPL医疗公司。与其多种胚胎来源相呼应,多利的诞生也象征着政府和私人企业的良好合作,这种共存关系自20世纪80年代以来一直主导着生物学的研究。
科研团队
克隆羊项目的负责人威尔穆特出生于英国的英格兰地区,后来在苏格兰长大。1971年,27岁的威尔穆特获得了剑桥大学的博士学位,三年后他进入罗斯林研究所,从事生物研究。威尔穆特意识到,动物遗传工程的未来在于克隆,可他的工作偏重生理学方面,对遗传学研究不足,因此需要熟悉遗传学的专家加入他的团队。1991年,威尔穆特负责开展招聘工作,在《自然》杂志上发布广告:招聘一名博士后研究人员,研究胚胎细胞的基因表达。一名叫做坎贝尔的学者符合招聘条件,同年5月6日,坎贝尔加入了罗斯林研究所。在两个人的分工上,威尔穆特是团队的负责人,而技术方面的探索则完全落到了坎贝尔身上。
科研团队成员有:基思·坎贝尔、埃文·卡拉韦以卡伦·沃克、比尔·里奇、安吉拉·斯科特、艾伦·科尔曼、伊恩·维尔穆特、约翰·布拉肯、安格利卡·施尼克、哈里·格里芬、吉姆·麦克维尔等。
克隆羊创意
克隆羊的创意来自两个大胆的猜想:通过细胞核移植获得有活力的胚胎;细胞的分化并非不可逆,在已分化的成体细胞中,基因组也可被重新编码。前一个猜想,威尔穆特上世纪80年代就提出了。第二个猜想是坎贝尔提出的。多利羊正是第二个猜想的实践者。坎贝尔发现,休止期是基因组重新编码的关键阶段。
动物经历
克隆过程
克隆羊并没有生物学上的父亲,却有三名“母亲”。研究人员先是从一头成年雌性芬兰多塞特绵羊身上提取了乳腺细胞,之后将其细胞核移植到另一头雌性绵羊剔除了细胞核的卵子之中,等到将其培植成胚胎,再转移到另一头雌性苏格兰黑面绵羊的子宫之中孕育。
在繁殖季节中,研究人员每周给40-60头动物做手术,手术内容为取出卵母细胞,或者向代孕母羊体内移植胚胎。在实验系统中必须精确监控大量不同的绵羊,以确保它们在适当的时间呆在适当的地点。研究人员比尔和沃克经常去农场取回胚胎和卵母细胞,里奇负责去除细胞核,沃克负责细胞融合。研究小组从芬兰多塞特白面羊的细胞系中取出277个细胞核,把它们移植到强壮的高原黑面羊的卵母细胞中,仅仅得到了29个成活的胚胎,移植到代孕母羊体内。成功的期望值很低,因为成体细胞核似乎绝不可能被重编程,由此长成一个活生生的动物。大部分克隆胚胎流产了,这种情况甚至发生在超声检测到怀孕迹象之前。在1995年的圣诞节,研究人员已经确定有些代孕母羊怀孕了,进展顺利。
出生与命名
母羊分娩的日子临近时,坎贝尔等研究人员轮流在羊圈外守夜,每隔一个小时观察一次。有一段时间,坎贝尔每星期有几个晚上在羊圈外守夜,然后次日清晨驱车25千米回家睡一两个小时。1996年7月5日,大概在下午4:30,怀孕的母羊出现阵痛,研究人员打电话给爱丁堡的皇家兽医研究学院求助,为母羊接生。小羊出生后,没有任何并发症,很有活力,只半小时就可以站立了,这表明它一切正常。从遗传学上来看,该小羊是由第一只雌性绵羊的乳腺细胞培养后克隆出来的物种,它是一只芬兰多塞特绵羊,但出生于一只苏格兰黑面绵羊体内。小羊作为实验动物的验代号是“绵羊6LL3”,但与大多数实验动物不同,它被起了名字。由于来自于乳腺细胞,它被一位动物技术人员依照一名胸部较大的美国乡村女歌手多利·帕顿的名字而命名为“多利”。
报道与争议
1997年2月27日,详细记录多利的克隆过程的文章于发表于《自然》杂志上。尽管罗斯林研究所已经预想到可能会引起媒体的关注,但随之而来发生的事情依然让他们措手不及。罗宾·麦凯(Robin McKie)早于《自然》杂志几天在《观察家报》上作了爆料,媒体马上陷入了疯狂,电视报道车拥堵在罗斯林研究所所在的村庄里。当年采访过威尔穆特的英国广播公司记者帕拉布·高希回忆,尽管突然成为关注的焦点,威尔穆特仍然保持了他温和、谦逊的本性。他当时解释,研究培育“多利”是为了人类进步,而非取而代之。他说,自己的理想是最终找到人类治愈顽疾的办法。
1997年3月10日,《时代》杂志报道了克隆羊多利,作者使用了引人入胜的措辞:“自从雅威取下亚当的肋骨,为他造了一个伴侣之后,还没有发生过如此奇妙的事情。”“大自然需要援助之手”,还评论威尔穆特:“穿着羊毛衫、宽松的派克大衣,有柔和的英国口音,长着一张银行职员的脸。”“第一个从成年动物身体部位创造出完全成形的生命的人。”
除了占据许多媒体头条外,多利还引来了美国国会的调查质询,当时的美国总统威廉·克林顿安排了生物伦理的调研。英国对人类胚胎学和生育法进行了修改,明令禁止进行人类克隆。各种报道都使用了耸人听闻的标题来赚取眼球。扎努西(Zanussi)公司的广告中出现了一只假冒的绵羊,并被贴以“科学滥用”的标签。史蒂夫·雷奇(Steve Reich)创作的微型视频歌剧《三个传说》以多利的故事为蓝本,诠释了科学技术可能带来的危险。而对于评论者来说,多利的出现让各个时代出现的科学幻想小说和电影都不再那么引人入胜了。
日常生活
多利的一生都广受大众的关注,它看起来像一只正常的绵羊。多利十分外向,面对人们的报道,它渴望在镜头前面表现自己。它喜爱各种美食,因此身体不断发福。随着媒体的争议逐渐远去,仍然有许多热情的访问者来看望它,直至它去世。它的一缕羊毛被制作成了一件针织套衫。
1997年,当多利一岁时,对它的脱氧核糖核酸的分析表明,它的端粒比同龄的正常绵羊的预期要短。端粒是细胞中DNA分子末端的一部分,随着动物或人年龄的增长逐渐变短,有人认为,由于多利为克隆羊,它的生物学年龄可能比实际年龄大。
多利一直在罗斯林研究所内生活,1998-2000年,多利和一只叫大卫的威尔士山公羊共育有6个后代。
多利的第一胎产于1998年4月,名为邦尼。第二胎产于1999年,为双胞胎,名叫萨利和罗西。最后一胎产于2000年9月,为三胞胎露西、达西和科顿。
2000年9月之后,多利感染了一种绵羊逆转录病毒(JSRV),该病毒会导致绵羊肺癌。罗斯林研究所的其他绵羊也在同一次疫情中感染了病毒。
患病与安乐死
2001年,多利罹患关节炎。科学家承认这很有可能是克隆的副作用所致,尽管这也可能是由其大部分时间被圈养所致。2003年,多利感染了肺腺瘤病,这是一种由病毒引起的绵羊肺癌。研究人员不得不在2003年对多利实施安乐死,多利最终寿命为6岁,只达到正常出生绵羊寿命的一半左右,当时便有声音质疑克隆产生的生命体存在缺陷。也有人认为它死于感染疾病,应该和克隆不相关联。
制成标本
多利的躯体就被捐赠给了位于爱丁堡苏格兰国家博物馆,被制成标本保存下来,标本看起来比生存时消瘦了许多。多利标本和其他诸多物件一起展示着苏格兰科学和工程领域的成就。随后因博物馆装修,多利暂停展出,2016年7月8日起,多利重新回到展台,罗斯林研究所也推出一系列活动纪念多利的诞生。
价值与影响
“克隆羊之父”及争议
两位“父亲”
对威尔穆特而言,他因培育出多利而被成为“克隆羊之父”。爱丁堡大学校长马斐森在声明中称威尔穆特为“科学界泰斗”,他的相关研究“持续促进再生医学领域取得多样进展”,威尔穆特对这一领域的兴趣贯穿了他的整个职业生涯,其后期研究关注如何将干细胞用于再生医学。对于旨在通过恢复身体受损组织治愈遗传疾病或变性疾病的研究,威尔穆特的工作尤其关键。威尔穆特因为“多利”而蜚声全球,获得了伦敦皇家自然知识促进学会会士等称号。
对坎贝尔来说,作为多利羊排名第二的“父亲”,研究的过程是快乐的,可是成功之后,不快就接踵而来。先是人们对克隆的伦理争议。有一次,坎贝尔在台上演讲,台下观众向他扔番茄,他只能用手抹了抹脸,继续报告。更没想到的,是多利羊所引出的名利纷争。多利羊研究约三分之二成果要归功于坎贝尔,而成果发表时,第一作者由威尔穆特署名,这可能是因为当时威尔穆特在罗斯林研究所地位较高造成的,坎贝尔事后接受采访时,对此事表示无奈,声称自己“不得不”这么做。成果发表后,坎贝尔很快便离开了罗斯林研究所。
法庭风波
2005年11月23日,威尔穆特被其前亚裔同事普瑞姆·辛格指控,后者因遭种族歧视而索赔100万英镑曼莫汉·辛格出生于印度,在指控中,他称自己曾失去升职机会,威尔穆特只肯为其提供实验室的二流设备,并强迫他离职,这一切都是因为他的亚裔血统。辛格还称,威尔穆特曾试图窃取他的另一项和多利羊无关的研究成果,威尔穆特利用他的研究成果与他人合作,辛格告诉法庭:世界上第一个“通过成体细胞克隆出哺乳动物”的创意不是威尔穆特提出的,试验也不是他亲自完成的,但是他享受了多利羊带来的全部荣誉。在法庭上,威尔穆特承认了这一点,他说该研究66%的成果要归功于坎贝尔,自己之所以在描述这一历史性事件的报告上署名第一作者,是因为事先已和坎贝尔达成了协议。另一位曾在罗斯林供职的科学家杰瑞米·布朗博士对辛格表示支持后,也被迫离开了罗斯林研究所
两人结局
坎贝尔不愿再提到与罗斯林研究所,以及与威尔穆特的恩恩怨怨,克隆羊项目之后,坎贝尔与威尔穆特从事完全不同的研究工作,也不在一个机构里,坎贝尔只希望自己能埋头多做一点科学研究。2012年10月5日,坎贝尔因家庭纠纷而自杀。
威尔穆特在2008年获得了邵逸夫奖生命科学与医学奖,还被授予爵士称号。除了发表论文,他还撰写《多利之后:人类克隆技术的使用与误用》等多部著作。2012年,威尔穆特从爱丁堡大学退休。后来他被诊断出患有帕金森病,便宣布投入有关这一疾病的研究。2023年9月10日,威尔穆特离开了人世,但“多利”的故事以及他给世界留下的诸多成果,都将激励科学家们继续对未知的探索。
罗斯林研究所变革
对罗斯林研究所而言,从这件事中收获的不止是媒体的狂轰乱炸。从羊奶中提取药物的研究无法获得商业应用后,研究所决定从应用于多利克隆的细胞培养技术入手。罗斯林研究所围绕这些专利另起炉灶,成立了罗斯林生物医学公司,后者很快被出售给了美国的杰龙生物公司(杰龙公司把克隆技术结合应用到了干细胞研究中)。这笔交易最终改善了罗斯林举步维艰的财务状况。
科学界轰动
对科学界而言,“多利”的诞生被视为20世纪末最重要的科学成就之一,引发了全世界科学家研究克隆技术的热潮,也导致了大量技术和伦理方面的争论。据《卫报》报道,在2016年,克隆羊“多利”诞生20周年前夕,伊恩·维尔穆特对记者表示,如果没有“多利”,干细胞研究可能会落后20年。“多利”诞生25周年之际,有西班牙研究人员称它的出生是“生物学至关重要的里程碑之一”。
克隆技术发展
2007年,科学家使用当年保存下来的乳腺细胞系,通过相同的方法克隆了4只绵羊,分别名叫黛比,丹尼斯,戴安娜和黛西,它们的基因与多利一样。2016年时,科学家对这些绵羊的健康情况进行检查,发现它们总体上是健康的。
而随着克隆技术的发展,克隆鼠、克隆牛、克隆猪、克隆猫、克隆猴等在世界范围内相继出现。生物学、再生医学和农业等领域的研究都被向前推进了很多。日本理化研究所科研人员2013年报告说,他们借助用克隆动物培育克隆动物的“再克隆”技术,成功地用一只实验鼠培育出了26代共598只实验鼠。这一进展有助于解决克隆动物生育率低下、繁殖代数越多生育率越低的问题。克隆技术在植物领域的研究也有新突破。同样在2013年,美国和澳大利亚等国研究人员成功克隆出两种可帮助抵御新型小麦秆锈病变种的基因,为培育新的抗病小麦品种带来希望,并对保障全球粮食安全具有重要意义。在实验室之外,克隆技术也在逐步走向实用,未来将越来越多地转化成造福人类的切实成果。比如被寄予厚望的“治疗性克隆研究”。2002年3月,美国怀特黑德生物医学研究所借助克隆技术成功对实验鼠进行了胚胎干细胞治疗,首次在动物身上证实“治疗性克隆”技术是可行的;2008年,美国斯隆—凯特林癌症研究所研究人员用治疗性克隆技术治疗实验鼠帕金森氏症获得成功。此外,由于克隆动物遗传特性相同,克隆技术还有望用于大熊猫等濒危物种的保护,以及肉质好的牛等良种家畜的大规模生产。
目录
概述
相关背景
克隆技术
英国罗斯林研究所
科研团队
克隆羊创意
动物经历
克隆过程
出生与命名
报道与争议
日常生活
患病与安乐死
制成标本
价值与影响
“克隆羊之父”及争议
两位“父亲”
法庭风波
两人结局
罗斯林研究所变革
科学界轰动
克隆技术发展
参考资料