中国科学家是怎样得到无性繁殖小鼠的

2009年，世界权威的科学杂志《自然》和《细胞》的“干细胞”分册都报道了中国科学家的一项令世界为之瞩目的研究成果：他们从一只雄性黑色小鼠尾巴上取下一些皮肤细胞，经过“诱导”之后，在小鼠子宫内发育成活的小鼠（得到了无性繁殖小鼠），其中第一只叫作“小小”。《自然》杂志还专门为此举办了新闻发布会，高度评价中国科学家的这项工作。

“小小”的出生，自然会使人想起“多利”。早在1996年，英国科学家就用“去核卵与体细胞混合法”，成功地培养出一只无性繁殖绵羊。在那之后，科学家又成功地得到了其他一些动物，包括牛（1999年）、山羊（1999年）、猪（2000年）、兔（2002年）、猫（2002年）、大鼠（2003年）、马（2003年）、狗（2005年），等等。既然已经有那么多种动物能经过混合细胞繁殖了，那“小小”的出生是不是又增添了一种动物无性繁殖的新方法呢？要不是这样，为什么这项成果这么受重视呢？

威尔穆特与多利

阿根廷科学家与克隆牛

原因就在于，中国科学家研制“小小”所用的办法，不再是得到“多利”和其他动物的“细胞混合法”，而是一种新的技术，叫作“诱导干细胞法”。

“细胞混合法”能使多种动物繁殖，证明了动物的体细胞与去核卵混合后也具有“全能性”，具有“破冰”的重大意义。但是这种方法存在严重的缺点。一是它需要使用同种或近亲动物的卵，但是许多动物的卵非常难以得到。为得到适用的卵，科学家花费了大量的时间，吃尽了苦头。二是这种方法的成功率极低。在威尔穆特的277次试验中，只有“多利”成活。而在用这种技术繁殖马时，在841个形成的胚胎中，只有一匹小马能够活着出生。三是由“细胞混合法”得到的动物有这样那样的问题，如“多利”就早早夭折了，这说明由细胞混合得到的“组装”细胞的全能性还存在着一些问题。要是有一种办法，能够在不使用去核卵细胞的情况下，也能使动物的体细胞获得“全能性”就好了。

中国科学家们从雄性黑色小鼠的皮肤细胞中用转基因的方法“诱导”出37个“多功能干细胞”的细胞系，并从中挑选了6个，将这些细胞一一分开，分别植入1500多个小鼠“四倍体”囊胚中，再转移至小鼠的子宫内。21天后，被借用子宫的一只白鼠终于生下了第一只黑色小鼠，这就是“小小”。随后，又有26只小鼠相继出生。全部27只鼠都是来自一只小鼠的皮肤细胞，因此是一个鼠克隆。现在，“小小”的第二代和第三代加起来已经有数百只小老鼠了，它也成了这个大家族的“鼠爷”。

“小小”

“小小”和它的子孙们的出生，证明不用“细胞混合法”，仅用几种外来基因，也可以把动物的体细胞（这里用的是皮肤细胞）变成“多能干细胞”。这是动物无性繁殖技术的一个重要发展，也是干细胞理论研究的一个重要突破。不可否认，用外来基因把皮肤细胞“诱导”成为“干细胞”的方法虽然有效，不过也有缺点。它要用病毒的遗传物质作为运载工具。这些病毒在完成它们的“搬运”任务后，就永远留在细胞内，留下了隐患。它们也会随机插入到细胞的DNA内，有可能破坏一些对生物体起着重要作用的“好”基因，也可能会打开一些对生物体有害的“坏”基因。“诱导干细胞”的“多能性”，也意味着它们具有强大的繁殖后代细胞的能力和变化成其他任何种类细胞的能力，有形成癌细胞的风险。好在中国科学家们得到的“小小”以及“小小”的弟弟们现在已经子孙满堂了，而在它们的子孙中尚未出现我们所担心的危险。但是既然会有潜在的危险，就要防患于未然。

2012年，德国科学家宣布，他们在细胞培养液中加入各种能促进和控制细胞生长和分化的蛋白质“生长因子”，就可以把皮肤细胞变为神经干细胞。这样就完全不用担心外来遗传物质在细胞内引起的危险。不过，这样形成的干细胞还不是“全能干细胞”，只能分化成有限的几种神经细胞。这样形成的干细胞生长和分化的能力虽比较弱，但不引入外来遗传物质，产生癌细胞的风险也比较低。虽然这种技术还不能用来无性繁殖动物，但是可以用于替补坏掉、死亡的细胞和组织。随着细胞工程领域相关技术的飞速发展，人们对科学家们在干细胞领域大展身手的未来场景正拭目以待。（朱钦士）

诱导多能干细胞（iPS）的制作流程

【微博士】“二倍体”和“四倍体”

我们身体里的细胞含有来自父亲的一份遗传物质和来自母亲的一份遗传物质，所以叫作“二倍体”。如果在胚胎只有2个细胞的阶段时对其进行电融合，这两个细胞就会融合成一个细胞，细胞里面的遗传物质即基因组也会加在一起了。因为每个体细胞都是含2个基因组的二倍体，那么2个二倍体相加就是四倍体了。四倍体的细胞也能分裂，但是这样形成的囊胚只能存活8～9天，不能发育成为完整的生物。不过，如果把“二倍体”的多能干细胞植入“四倍体”的囊胚，它们就可以相互“合作”，由“二倍体”干细胞发育成胚胎，“四倍体”囊胚形成胚胎外组织。

【微问题】为什么断尾壁虎能长出新的尾巴，而断尾老鼠却长不出新的尾巴？

【关键词】无性繁殖　诱导干细胞法