追梦人
克隆的想法自 1938 年以来一直困扰着科学家们。当时甚至没有任何人知
道基因物质是由什么构成的。
现代第一位胚胎学家,德国人汉斯·施佩曼博士提出了一个他称之为“奇异的实验”的构想:从一个卵细胞中取出细胞核,把取自另一个细胞的细胞核放入这个卵细胞。
简而言之,他提出的实验就是科学家们试图研究的克隆技术。
但是密苏里大学从事克隆研究的兰德尔·普拉瑟博士说,由于所采用的技术还不够先进,没有人能够做成那个实验。又过了 14 年才有人试图用青蛙进行克隆研究。与哺乳动物相比,青蛙卵的数量极多,操作起来也容易得多。
施佩曼博士 1941 年去世时未能看到他提出的设想取得成果。
实际上,青蛙的克隆研究直至 70 年代才获得成功。那项研究是由目前在剑桥大学任教的约翰·格登进行的。
尽管他培育出来的青蛙都没有长大,但是所采用的技术具有划时代的意义,他用取自一只青蛙的细胞核替换了另一只青蛙的细胞核。
这是细胞核移植实验的开始,其目标是用新移植的基因引导胚胎发育。但是对青蛙的研究似乎表明克隆研究只能到此为止。虽然科学家们可以把成熟细胞的核移植到卵细胞中,但是青蛙只能发育到蝌抖阶段,然后总是全部死亡。
多数研究人员当时甚至认为克隆青蛙取得的有限成功取决于某种特殊的条件。威尔穆特博士在克隆研究领域的主要竞争对手、威斯康星大学的尼尔·菲尔特博士说:“有若干年时间,人们认为可能永远无法克隆哺乳动物。” 1981 年,在技术手段出现了某些飞速的发展以后,两位研究人员发表了
一篇令世界振奋的论文。
日内瓦大学的卡尔·伊尔门泽和设在缅因州巴尔港的杰克逊实验室的彼得·霍佩声称,他们把鼠的胚胎细胞移植到鼠的卵子中,培育出了 3 只胚胎克隆体的活产鼠。
那 3 只鼠的照片刊登在《科学》杂志的封面上,他们的研究曾经轰动一时。
范德比尔特大学从事鼠胚胎研究的布里吉德·霍根说:“人人都对那篇论文深信不疑,论文的主要作者伊尔门泽受到了广泛的宣扬,获得了荣誉。”然而两年之后,费城威斯塔研究所的两位科学家詹姆斯·麦格拉思博士
和达沃尔·泽尔特博士在《科学》杂志上发表研究报告说,他们无法按照伊尔门泽和霍佩的克隆鼠实验方法进行重复实验。
他们在论文中得出了令人沮丧的结论:通过转移单个细胞核来克隆哺乳动物是不可能的。经过很长一段时间的调查,发现伊尔门泽的研究成果是伪造的。
这使从事克隆研究的一些著名科学家感到心灰意冷。麦格拉思博士放弃了克隆研究,泽尔特博士也放弃了克隆研究,大多数研究中心彻底放弃了克隆研究。
马萨诸塞大学当年从事牛和猪的克隆研究的詹姆斯·罗布尔博士说:“当时的情况令人心灰意冷。在伊尔门泽博士的论文发表以后,我们都觉得我们将疯狂地克隆动物。”
突然之间,他觉得自己是在浪费时间。罗布尔博士说:“有一位著名科学家来到我们实验室,我兴致勃勃地带领他参观了我们正在从事的研究工作。他用一种非常异样的眼神看了我一眼说,‘你们搞这个研究有什么用?’”
并不是所有的人都失去了信心。少数研究人员仍在坚持研究。马萨诸塞大学生物学家、现年 42 岁的基思·坎贝尔博士就专门从事细胞生命周期的研究。
坎贝尔博士说:“我历来认为,如果能够在青蛙研究中做到的,也能在哺乳动物的研究中做到。”
坎贝尔博士说服了他的同事们对最终培育出多利的实验方法进行重复实验,“但是当时我们需要学的东西很多,”他说。
最重要的一步是找到一种方法,使克隆体从已经超越了最早期的胚胎阶段的细胞继续发育。以前,每当试图用经过特殊处理的细胞培育克隆体,最后总是以失败告终。
直至多利诞生之前,谁也无法肯定培育失败是否由于较老的细胞把它们的基因之门永远关闭了,也许,这是由于谁也不知道如何使细胞在卵子中正常发挥作用。
由于谁也不知道克隆是否能够成功,因而难以猜测可能会遇到什么样的障碍。但是坎贝尔博士取得了后来证明是关键性的了解。
他发现,卵子不会吸收和利用成熟细胞中的基因物质,因为卵细胞和成熟细胞的细胞周期不同步。所有细胞都经过生长和分裂的周期,每次都形成一套全新的染色体。坎贝尔博士推测,克隆研究遇到的问题可能是卵子处于其生命周期中的某个阶段,而成熟的细胞则处于另一个阶段。
坎贝尔博士并没有设法在适当的阶段捉住某个细胞,也许他只能减慢细胞活动,使之近乎于停止活动。然后细胞可能处于他所希望的停止状态,从而可能与卵子结合。
他说,“我领悟到这可能是利用细胞生命周期的一个有益的方法。”他决定采用的方法是迫使供体细胞处于某种休眠状态,使其得不到某些营养。威斯康星大学的菲尔斯特博士实际上已经领先于苏格兰研究人员一步,
用取自早期胚胎的细胞克隆出了哺乳动物。
起因是这样的:他的实验室的一位工作人员无意之中忘了给细胞添加营养液。结果他们于 1994 年培育出了 4 头小牛。但是就连菲尔斯特博士和他的同事们也没有意识到他们培育这些动物听用方法的重要意义。
两年之后,威尔穆特博士和坎贝尔博士尝试对胚胎细胞来用“饥饿技术”,培育出了世界上第一批克隆羊“梅根”和“莫龙格”。这两只羊的培育成功真正为后来培育出绵羊多利奠定了基础,因为坎贝尔博士成功地解决了协调供体细胞与受体卵子的周期问题。