重編程物質

Ⅰ 2012年諾貝爾生理學或醫學獎授予約翰格登和山中伸彌，以表彰他們在「體細胞重編程技術」領域作出的革命

（1）目的基因主要指編碼蛋白質的基因，結合題意可知，山中因子在基因工程中指目的基因，基因工程中常用病毒作為運載體．
（2）將目的基因導入動物細胞的方法是顯微注射法，由於早期胚胎培養動物血清中含有細胞生長所必需的物質，所以在體外培養胚胎時需要加入動物血清．
（3）哺乳動物的胚胎幹細胞是從早期胚胎或原始性腺中分離出來，胚胎幹細胞在功能上具有發育的全能性．
（4）早期胚胎通常要培養到桑椹胚或囊胚階段才能進行移植；動物發情排卵後，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，所以在植入早期胚胎前，要對代孕鼠用促性腺激素進行同期發情處理，便於接受外來胚胎．通過胚胎分割獲得的個體基因型相同．
故答案為：
（1）目的基因 運載體
（2）顯微注射法 早期胚胎培養動物血清中含有細胞生長所必需的物質
（3）早期胚胎或原始性腺發育的全能性
（4）桑椹胚或囊胚 同期發情 相同

Ⅱ 什麼是誘導多能幹細胞

誘導多能幹細胞是對成熟細胞「重編程」得到的，像胚胎幹細胞一樣具備分化成多種細胞的潛力，可用於修復受損的組織和器官。

「基因剪刀」指ＣＲＩＳＰＲ基因編輯技術，用它能像在電腦上編輯文章一樣，精確查找一串代碼在基因組中的位置，進行刪除或修改。

美國格拉德斯通研究所日前發布新聞公報說，該所研究人員發現，用「基因剪刀」對基因組進行一處修改，就能使皮膚細胞實現重編程，轉變成幹細胞。相關論文發表在新一期美國《細胞－幹細胞》雜志上。

每個細胞都擁有生物的全套基因組，其具體身份和功能取決於哪些基因處於工作狀態。在皮膚細胞里，與皮膚功能相關的基因打開，其他基因關閉。要把它變成幹細胞，就要關閉皮膚相關基因，打開與幹細胞功能相關的基因。

在以往研究中，人們一般用幾種稱為轉錄因子的蛋白質，來調整基因組代碼讀取過程、改變各基因的工作狀態；另一種方法是用化學物質刺激細胞。直接修改基因組培育出幹細胞，這還是第一次。

Ⅲ 一道難題，求學霸指點，謝謝

sfyz
1.嫦娥三號登陸月球、神舟十號飛船和天宮一號交會對接
12月15日，「嫦娥三號」攜帶的「玉兔」月球車在月球開始工作，標志著中國首次地外天體軟著陸成功。這也是人類時隔37年再次在月球表面展開探測工作。
作為一項龐大的系統工程，探月任務成為中國科技工業綜合實力的一次完美展現。准時發射，精確入軌，穩定落月，創新探索，嫦娥三號的每一步都代表著中國航天新的進步。探月工程副總指揮許達哲說：「美國和前蘇聯達到這樣一個目標，都經過了20次以上的任務，我們是用三次就實現這樣一個目標。」
2013年夏天，執行我國第五次載人航天任務的「神舟十號」飛船實現了我國首次載人航天應用性飛行，實施了我國首次航天器繞飛交會試驗，這標志著神舟飛船與「天宮一號」的對接技術已經成熟，我國將就此進入空間站建設階段。
2、實現量子反常霍爾效應
清華大學薛其坤院士領銜的團隊2013年成功觀測到「量子反常霍爾效應」，被楊振寧稱為諾獎級的科研成果。「量子反常霍爾效應」的實現既是理論物理領域的突破，又具有極高的商用價值。量子霍爾效應是整個凝聚態物理領域最重要、最基本的量子效應之一。我們使用計算機的時候，會遇到計算機發熱、能量損耗、速度變慢等問題。這是因為常態下晶元中的電子運動沒有特定的軌道、相互碰撞從而發生能量損耗。而量子霍爾效應則可以對電子的運動制定一個規則，讓它們在各自的跑道上「一往無前
」地前進，「這就好比一輛高級跑車，常態下是在擁擠的農貿市場上前進，而在量子霍爾效應下，則可以在『各行其道、互不幹擾』的高速路上前進。」
量子霍爾效應的產生需要非常強的磁場，而量子反常霍爾效應的美妙之處是不需要任何外加磁場，在零磁場中就可以實現量子霍爾態，更容易應用到人們日常所需的電子器件中。現代晶元處理器消耗約100瓦的功率，其中有約80%浪費在晶體管材料的能耗。量子反常霍爾效應可以解決電子設備的問題發熱，讓元器件集成密度大大提高，「上千億次的計算機能夠集成濃縮成一部Pad掌上電腦，或者迷你Pad，走進尋常百姓家，這完全有可能。」
量子反常霍爾效應的示意圖：拓撲非平庸的能帶結構產生具有手征性的邊緣態，從而導致量子反常霍爾效應
3、使用小分子化學物質誘導多能幹細胞，逆轉生命時鍾
北京大學鄧宏魁教授領導的團隊2013年成功使用4種小分子化學物質，將小鼠的皮膚細胞誘導成全能幹細胞並克隆出後代。與克隆羊「多莉」的技術相比，誘導多能幹細胞技術是更簡便和徹底的克隆方式。
傳統觀點認為，哺乳動物細胞只有在胚胎的早期發育階段具有分化為各種類型組織和器官的「多潛能性」，而隨著生長發育分化成為成體細胞之後會逐漸喪失這一特性。人類一直在尋找方法讓已分化的成體細胞逆轉（脫分化），使之重新獲得類似胚胎發育早期的「多潛能性」，並將其重新定向分化成為有功能的細胞或器官，應用於治療多種重大疾病。通過藉助卵母細胞進行細胞核移植（傳統克隆）或者使用特定物質誘導（iPS）的方法，體細胞被證明可以被進行「重編程」獲得「多潛能性」。日本人山中伸彌曾以病毒誘導法獲得iPS細胞，獲得2012年諾獎。而鄧宏魁團隊使用小分子化學物質替代病毒，大大提高了技術安全性，具有革命性意義。
4、艾滋病感染粘膜疫苗研究取得重大進展
清華大學張林琦、香港大學陳志偉和中科院廣州生物醫葯與健康研究院陳凌的研究團隊三方合作，於2013年完成了艾滋病感染黏膜疫苗在恆河猴體內的臨床前試驗研究，看清了預防艾滋病的「攀登珠峰之路」。
該團隊發現這種黏膜疫苗可以大大提高針對艾滋病病毒的T和B淋巴細胞的免疫能力，從而可以有效地抑制病毒在體內的復制與傳播。
艾滋病被發現的30多年以來，已導致2500萬人死亡，至今全球仍有3300萬感染者人體內的各類粘膜是艾滋病毒感染的主要途徑，該疫苗如能最終進入臨床試驗並證實有效，將對阻斷和減緩艾滋病毒通過粘膜途徑感染（性接觸）在普通人群中的流行具有重大科學意義和社會意義。
張林琦形容說，過去的艾滋病載體疫苗、DNA疫苗和重組蛋白疫苗等都只能打中艾滋病毒的「手腳」，粘膜疫苗則有望最終打中「心臟」。
5、中科大測出量子糾纏速度下限（光速的10000倍）
相距遙遠的兩個量子會呈現關聯性，影響其中一個粒子時，另一個也會發生反應，這就是被愛因斯坦稱為「鬼魅般超距作用」的量子糾纏。我們知道，愛因斯坦的相對論認為光速是物質傳播的最大速度，而中科大70後青年物理學家潘建偉院士的團隊測出，量子糾纏的速度下限比光速高四個數量級（可理解為30億公里每秒）。
這一成果標志著我國在自由空間量子物理實驗領域繼續保持著國際領先地位，另一方面也為未來基於量子科學實驗衛星進行大尺度量子理論基礎檢驗、探索如何融合量子理論與愛因斯坦廣義相對論奠定了必要的技術基礎。
中國科學技術大學潘建偉院士是國際量子信息實驗研究領域的傑出科學家。他12年前回國組建實驗室，為中國在該領域迅速走到世界前列作出了突出貢獻，並培養了一批科技英才。潘建偉院士與他所在的中科院量子科技先導專項協同創新團隊，2013年還實現了單個量子高維度存儲、星地量子通信地面驗證等，繼續向著建立實用的全球性量子通信網路穩步邁進，幫助中國在「絕對保密」的量子通信這個未來戰略性領域繼續領跑全球。
量子糾纏現象被愛因斯坦稱為「鬼魅般超距作用」，是量子通信的理論基礎。
6、成功研發世界第一個半浮柵晶體管（SFGT）
復旦大學微電子學院張衛教授團隊研發出世界第一個半浮柵晶體管（SFGT），這是我國微電子器件領域首次領跑世界。半浮柵晶體管（SFGT）作為一種新型的微電子基礎器件，它的成功研製將有助於我國掌握集成電路的核心技術，從而在晶元設計與製造上逐漸獲得更多話語權。2013年8月9日出版的《科學》雜志（Science）刊發了張衛團隊關於半浮柵晶體管（SFGT，Semi-Floating-Gate Transistor）的科研論文。
新型晶體管可在三大領域應用 擁有巨大的潛在市場：作為一種新型的基礎器件半浮柵晶體管（SFGT）可應用於不同的集成電路、還可以應用於DRAM領域以及主動式圖像感測器芯(AP

Ⅳ 多利是怎樣誕生的

【動物克隆的理論基礎】
在許多人眼裡，體細胞克隆羊多利(Dolly)的誕生是克隆技術的開始。其實不然。「克隆(clone)」一詞來源於希臘語，原意是用於扦插的枝條，也就是指無性繁殖。克隆在植物界的應用已有上千年的歷史，理論上的突破則是本世紀的事。1902年德國植物學家Haberlandt指出，植物的體細胞具有母體全部的遺傳信息，並具有發育成為完整個體的潛能，因而每個植物細胞都可像胚胎細胞那樣，經離體培養再生成為完整植株。這就是所謂的細胞全能性。許多科學家為證實植物細胞的全能性作出了不懈的努力。1958年，Steward成功地將一個胡蘿卜細胞試管培養，長成了一株具有根、莖、葉等器官的完整植株。1964年Guha和Maheshwari利用毛葉曼陀羅的花葯培育出單倍體植株。這樣，植物細胞全能性獲得了充分的論證。建立在此基礎上的組織培養技術也得到迅速發展。
與植物細胞不同，在動物發育過程中分化了的細胞不能再產生完整的充分分化的個體。然而，動物胚胎的生長、分化和發育是否造成體細胞基因組的不可逆性修飾，即在發育過程中分化了的細胞是否具有與受精卵相同的核等價性(nuclear equivalency)或基因組連續性，一直是發育生物學要解決的問題。早在30年代，著名的胚胎學家Spemann就已經提出「分化了的細胞核移人卵子中能否指導胚胎發育」這樣的設想。用兩棲類動物進行的一些克隆實驗表明，早期胚胎細胞核經移植可產生成熟的動物個體，而從蝌蚪及成體動物細胞中取出的細胞核經移植生成的克隆動物最晚只能發育至蝌蚪期。胚胎分割及胚胎細胞核移植克隆動物已在許多物種中獲得了成功。體細胞克隆綿羊、小鼠，牛及山羊的成功，證明高度分化的細胞核仍具有全能性。
【體細胞克隆羊及小鼠實驗成功分析】
克隆羊多利是世界上第一隻由成體細胞通過無性過程產生的哺乳動物。在多利誕生後的一年多時間里，全世界掀起了一股克隆熱，並引起了一些激烈的爭論和對多利身份的質疑。1998年7月出版的《自然》報道兩個獨立的研究小組分別對多利的血樣、供體母羊冷凍組織及其細胞培養物進行衛星DNA分析和DNA指紋分析，確認三者的一致性，證明多利確實是體細胞克隆動物。在同期《自然》上，美國夏威夷大學Wakayama等人報道，由小鼠卵丘細胞(cumulus cells)克隆了27隻存活小鼠，其中7隻是由克隆小鼠再次克隆的後代。
兩棲類和哺乳類核移植實驗發現，經核移植的卵母細胞不能正常發育的一個關鍵問題是供體核和受體卵母細胞之間的細胞周期的不相容性。Wilmut等的成功之處就在於他們找到了一種使供體核和受體卵母細胞更相容的方法。他們通過血清飢餓法使供體核細胞處於二倍體的Go期，這樣處理的供體核在DNA復制的時間上就與處於中期Ⅱ的受體卵母細胞同步。從建立正確的染色體倍性(ploidy)這個角度來看，供體核處於G1期也可以獲得克隆動物。穩定表達半乳糖苷酶一新黴素基因的胎兒成纖維細胞作核供體，獲得克隆牛證明了這一點。
人們一般認為，供體核和卵母細胞組成的重組胚胎的發育過程與正常狀況受精卵相仿。羊胚胎基因組的轉錄一直到8～16個細胞才開始，這種轉錄時間的差異在理論上將允許胚胎有充裕的時間對植入的成體羊細胞核進行重新編程，使其進入胚胎發育期。由於不同的物種胚胎轉錄的起始時間各異，所以克隆的難易也不同。以往的研究發現，在小鼠的克隆過程中，基因組很早就被激活，移植的細胞核沒有足夠的時間進行重新編程。因此，許多研究者tk)gd,鼠是最難克隆的動物之一。
Wakayama等人的工作改變了這種觀點。與Wilmut等的方法相比，Wakayama等採用了一種新的、相對簡單的克隆技術。多利是採用母羊的乳腺組織細胞經過「飢餓」培養，與去核的卵細胞進行電融合，促使融合細胞中遺傳物質的重編程(reprogramming)，然後逐步發育成胚胎。克隆小鼠採用核移植的方法，將自然狀態下處於G0期的卯丘細胞作核供體，直接注入去核的卵細胞。小鼠克隆過程中核移植後的重組胚胎放置O～6小時後再激活，也有異於Wilmut等用電刺激法同時融合重組胚胎和激活胚胎。多利的產生過程中遺傳物質的重編程和卵細胞的激活是電刺激法，而小鼠的克隆則採用在培養基中添加鍶離T-(Sr2+)和細胞鬆弛素B的化學方法激活重組胚胎。
【動物克隆技術的應用】
動物克隆近幾年取得的一些突破性進展，為動物發育過程中基因表達的調控及發育生物學、遺傳學等相關學科的發展必將產生深遠的影響。雖然目前這種方法尚不成熟，但它已顯示出誘人的應用前景。
動物克隆技術將首先應用於醫葯領域。利用體細胞供體經核移植生產轉基因動物，可望降低生產成本。到目前為止，產生轉基因動物的方法仍主要是1985年Hammer等建立的原核顯微注射法。但是，這種方法只能使大約5％的動物攜帶外源基因。外源基因整合入動物基因組是個隨機的過程，這導致外源基因在許
多轉基因動物系中的表達量不夠高，而且因整合進生殖細胞的機率低而難以遺傳給下一代。Schnieke等發現，利用體細胞克隆技術生產含人凝血因子IX的轉基因羊比原核顯微注射法要有效得多。其中，兩者最顯著的差異是體細胞克隆中的受體母羊全都攜帶外源基因，而原核顯微注射法會產生許多不帶外源基因的羊羔。這是由於，原核顯微注射法中所用胚胎在體外培養的時間較短，在此期間被檢測為陽性的轉基因可能會在以後的發育過程中丟失。用作核移植供體的細胞在體外培養的時間則較長，有較多的檢測機會。另外，顯微注射法制備的轉基因動物的性別只有等到動物出生後才能得知，而核移植可以通過鑒別核供體的核型而預先得知轉基因動物的性別，可選擇性地制備雌性的轉基因動物，有利於在母乳中表達外源基因。
克隆技術除了可以生產各種醫用人體蛋白外，對人類的細胞和組織治療也大有好處。利用克隆技術，可以用患者本人細胞培育出新組織，用來治療糖尿病、帕金森氏症、神經損傷等多種疾病。用這種方法培育出的組織具有與患者正常組織完全相同的基因構成，因此不會產生免疫排斥反應。但是這些都涉及到克隆人這個敏感話題，目前克隆人在許多國家是法律禁止的。隨著人類胚胎幹細胞培養技術的完善，目前已有兩家美國公司開始研究利用克隆技術培育人胚胎，希望大批量生產治療疾病的幹細胞。事實上，幾年前人們就曾把人胎兒神經組織用來治療帕金森氏症。考慮到倫理上的原因，人們也可以用克隆動物的胚胎幹細胞作異源移植，以解決人類移植器官供求矛盾。
動物克隆技術還有助於加速動物育種的進程。利用優良動物品種的體細胞作核供體克隆動物，可以避免自然條件下選種所受到的動物生育周期和生育效率的限制，從而大大縮短育種年限，提高育種效率。動物克隆技術用於拯救瀕危動物也受到廣泛的關注。中國科學院動物研究所陳大元研究員提出用動物克隆技術拯救大熊貓的計劃，在國內外均引起一定的反響。
【動物克隆技術的不足及未來發展方向】
動物克隆技術雖然取得了一定的進展，在生物醫葯領域也得NT初步應用。但是，該技術目前還很不完善。存活率低是當今核移植技術的最大缺陷。它突出表現為：孕期流產率高，圍產期死亡率高，新生兒體重較重及產生後對環境的適應性較差。以成體細胞核作核供體問題更為嚴重。最近，Shiels等報道克隆羊的端粒較同年羊短。Renard等報道，體細胞核移植可能影響克隆動物免疫系統的正常發育。他們用胚胎細胞克隆牛的耳細胞通過核移植克隆出一頭牛。牛犢看起來很健康，但出生一個半月後，它體內的淋巴細胞和紅血球急劇減少，不久就死於貧血。屍體解剖發現，該牛犢脾臟、胸腺和淋巴結等淋巴組織都沒有得到正常發育。
導致動物克隆存活率低和異常發育的原因很多，缺乏基礎理論支撐是其中之一。動物克隆技術的不斷完善，還需要分子遺傳學、細胞學、發育生物學等相關基礎學科的進一步研究和發展。迄今為止，人們雖然在動物克隆過程中已經積累了不少數據，但一些很基本的問題仍亟需解決。
基因組重新編程的機制尚不清楚。人們雖然觀測到核移植後細胞核的激活與早期胚胎原核發育類似，但較詳細的信息仍不甚明了。其中，成熟促進因子(maturation promoting factor，MPF)、核膜破裂(nuclear envelope breakdown，NEBD)和早熟染色體凝集(premature chromosome condensation，PCC)在基因組重編過程中的作用還需明確。
基因印記(imprinting)對核移植後基因組重新編程的影響。基因印記現象在哺乳動物的發育過程中普遍存在，它是指基因的表達與否取7央．於它們是在父源染色體上還是母源染色體上。有些基因印記只從母源染色體上表達，而有些則只從父源染色體上表達。基因印記與動物克隆技術的成功及不足有何關系值得深入研究。
動物克隆種屬及細胞差異的原因。克隆不同種屬的動物難易有別，其中的原因目前人們還不清楚。目前可以用作體細胞核移植核供體的細胞類型還較少。Wakayama等用處於Go／G1期的卵丘細胞克隆得到小鼠，而他們採用處於Go期的足細胞、神經細胞作核供體進行的克隆實驗均未獲得成活個體，這顯示核供體處於Go期並非保證胚胎發育的充分條件。Dominko等發現去核的牛卵細胞能使來自羊、猴、鼠、豬等不同種屬的細胞核激活，並在體外發育為相應的胚胎，但目前還沒有一個可繼續發育為完整的動物個體。如果這項工作能成功，將十分有利於瀕危動物的保護。
動物克隆技術條件的優化還沒有解決。如核供體和卵細胞的選材、核質比的選擇、重組胚胎的激活方式、是否需要作連續核移植等。
【談談動物克隆】
首先，何謂克隆。克隆是由klone一詞音譯過來的，又叫無性繁殖，也就是不需兩性配子結合即可產生後代的繁殖方式，與無性繁殖相對的則是有性繁殖，高等動物和我們人類的傳宗接代都屬於有性繁殖，是生物進化到高級階段的一種表現。讓我們用一個具體的例子說明什麼是無性繁殖?我們學校離江邊很近，如果您在江邊散步，會發現岸邊泥土中插著很多柳條，您隨意在那支柳條上折一截，再插在泥土裡，過不了多久，您扦插的柳條又可發芽並長成～棵小樹。這是一個非常典型的無性繁殖的例子。這樣的例子在我們身邊很多，《西遊記》中孫悟空抓幾根猴毛一吹，變成幾只小猴子，這也是克隆。
1997年英國羅斯林研究所的資深科學家IanWilmut及其合作者向全世界宣布他們成功地以分化的成年母羊乳腺細胞為核供體，克隆出一隻綿羊，取名多利(Dolly)這一研究結果推翻了長期以來一直認為分化的動物細胞不具備發育全能性的觀點。該研究成果被列入1997年世界十大研究成果之首。這里需要解釋的另一概念是細胞的全能性，簡單地說全能性就是一個細胞可發育成一個個體，植物細胞具有全能性是公認的，但植物細胞具有全能性也是有條件的，舉一個簡單的例子，我們可以從某一株植物的嫩芽組織培養出新的植株，但我們不能從枯死的葉子中培養出一個新的植株。
其次，介紹一下克隆的過程。克隆動物有提供核即遺傳物質的一方，稱核供體，此外還需來自母畜一方的卵母細胞，卵母細胞最外層是一圈在光學顯微鏡下呈透明狀的結構，稱透明帶，透明帶內層是一層很薄的膜，稱卵黃膜，卵黃膜內包著卵黃，卵黃是胚胎發育早期的營養物質，卵黃膜與透明帶之間有一定的空隙，稱卵周隙。克隆時可以將核供體置人卵周隙，也可將核供體直接置人細胞質內，即卵黃當中，之後採用電脈沖或化學物質刺激使核供體與卵母細胞融合，成為合子(Zygote)，隨即合子開始卵裂，一分為二，二分為四，當卵裂到一定程度，即當卵裂的細胞(卵裂球，Blastermere)達到一定數目後，卵裂球中間形成一個空腔，這時候的胚胎被稱之為囊胚(Blastocyst)，之後囊胚將被送人代孕母畜的子宮，一直到出生，這樣出生的動物即克隆動物。這中間的問題是成功率非常低，就拿「多利」來說，當時科學家將277個經過上述過程獲得的克隆胚胎送入代孕母羊的子宮，只得到一隻「多利」，大家可以算一算成功的概率是多少。
第三，克隆動物的意義。「多利」的問世在世界范圍內引起很大的震動；這項研究成果不僅在理論上具有重大突破，而且有非常廣闊的應用前景，突出地表現在拯救瀕危動物品種，甚至可以使一些滅絕的動物再世。舉個例子來說，我們國家的大熊貓近年來由於植被被破壞，數目銳減，以至成為一種瀕危動物。我國科學家從大熊貓身上獲取細胞，並與兔卵母細胞融合，融合胚胎在體外發育到囊胚，值得一提的是，大熊貓的體重雖說是兔子體重的上百倍，但剛出生的大熊貓與剛出生的兔子體重十分接近，這種克隆與上面所介紹的克隆有所不同，這種克隆被稱之為異種克隆。通過這種克隆生出的大熊貓是什麼樣子，現在尚無法估計，可以確定的是和正常出生的大熊貓會有所不同，因為兔子卯母細胞的細胞質中含有大量的線粒體，線粒體中的基因是編碼蛋白質的，這些基因極有可能影響到大熊貓的毛色，也就是說通過這種方法出生的大熊貓可能是灰色的。
最後談談克隆動物出現的問題。2003年2月14日世界首例體細胞克隆綿羊壽終正寢，帶給人類很多思考，這只羊僅活了6歲，而正常羊的壽命應為12～13歲。這只羊是從一隻6歲母羊的乳腺細胞中克隆出來的，問題的焦點就在於克隆出來的個體不僅繼承了原來的性狀，也繼承了原來的年齡。如果這一結論成立，這就大大地削弱克隆技術的應用價值。不久前許多媒體報道首例克隆人在以色列出生，如果上述結論成立，則可以得出這樣一個結論，那就是出生的嬰兒無論得到多麼無微不至的照顧也將是短命的?研究者發現克隆綿羊染色體的端粒比正常羊短20％，而眾所周知端粒是決定動物一生中細胞分裂次數的主要因素。
【動物基因工程良種與克隆技術】
(1)動物轉基因育種技術。
自從1982年美國科學家Palmiter等將大鼠生長激素基因用微注射(microin—jection)方法轉移到小鼠的卵原核(pronuclei)，獲得了個體比普通小鼠大一倍多的超級鼠(Supermouse)~，充分揭示了基因轉移技術運用於畜禽和魚類育種工作的巨大潛力。由此，該技術得到了世界各國的高度重視，並激發人們把目標轉向家畜、家禽和魚類的轉基因研究，並成功獲得了轉基因豬、牛、羊、雞、兔和魚等的「超級動物」。
(2)動物克隆技術。
動物克隆技術包括動物胚胎細胞克隆技術和動物體細胞克隆技術。就目前研究水平而言，兩者成功機率相差很大，利用胚胎細胞克隆可能要比體細胞克隆容易一些。截至目前，全世界應用胚胎細胞克隆技術幾乎成功地克隆了所有家畜，並獲得了後代，而用體細胞克隆成功的報道只有羊、猴數例。從生產利用角度看，雖然運用胚胎細胞克隆與體細胞克隆技術在創造動物新品種方面都具有廣闊的前景，但當前動物胚胎細胞克隆技術比較成熟，應用於畜牧業生產由一枚優良畜種胚胎重組數以千計的同基因優良種畜，在實現動物無性繁殖和胚胎生產工廠化方面具有極為重要的應用價值。
【世界首匹克隆馬誕生，母馬生下「自己」】
義大利克雷莫納市繁殖技術與家畜飼養實驗室6日證實，世界上第一匹克隆馬已於今年5月28日在義大利誕生，這也是世界上首例哺乳動物生下它自己的克隆體。
實驗室的克隆馬科研小組負責人切薩雷·加利教授接受新華社記者電話采訪時說，他的研究小組克隆出的雌性小馬被取名為「普羅梅泰亞」。這匹小馬自然順產，出生時體重36公斤，屬正常范圍。加利說，母馬和小馬身體狀況都很好，尤其是小馬活潑健壯，喜好運動，平時喝母奶或吃乾草飼料，現在其體重已經增至約100公斤。據介紹，克隆馬計劃從去年初開始進行，前後共耗資15萬歐元。7日出版的英國《自然》雜志還將詳細介紹這一成果。
加利是義大利知名的動物克隆專家。他曾在1999年9月克隆出公牛「加俐略」，此前還在1996年參與培育了世界上第一隻體細胞克隆動物——克隆羊「多利」。在這次研究中，他們採用了母馬的表皮細胞，將其細胞核注入除去細胞核的卵細胞內。研究人員總共用了800多個卵細胞，其中有22個發育成7天大的胚胎，但最後只有「普羅梅泰亞」成功誕生。
檢測表明，小馬「普羅梅泰亞」的DNA與其生母幾乎完全相同。加利進一步解釋說，用於克隆小馬、培植胚胎的表皮細胞就是由生下小馬的母馬提供的，是世界上首次由哺乳動物生下它自己的克隆體。也就是說，「普羅梅泰亞」相當於它生母的同卵雙胞胎。
加利說，與以前使用過的克隆方法相比，這次在克隆馬過程中所採用的方法更容易、更實用。科研人員希望利用新技術克隆出的動物能夠對瘋牛病等具有免疫力，還希望這項研究能幫助人們克隆賽馬和其他良種馬。
曾於2001年在世界上首次克隆出瀕危野生動物歐洲盤羊的義大利科學家帕斯誇利里諾·洛伊說，克隆小馬的誕生在國際上是一項「了不起的成就」，在研究中所應用的技術將有助於挽救瀕臨滅絕的稀有馬種。義大利衛生部長傑羅拉莫·西爾基也說，這是義大利科學界「一個巨大的成功」。

Ⅳ 細胞重塑是怎麼讓人「返老還童」的

中科院稱，我國科學家最新研究發現細胞重塑是解決病痛的關鍵作用和調節機制。該發現將拓展人們對糖尿病、癌症以及神經退行性疾病等代謝疾病的認識，細胞重塑如何影響細胞命運的認識。

4、細胞重塑對治療糖尿病與癌症有哪些益處？

利用細胞重塑可以產生胰島細胞，可望用於治療糖尿病。在I型糖尿病患者體內，胰島β細胞被自體免疫反應所摧毀，患者必須注射胰島素來維持正常的血糖水平。而在II型糖尿病患者體內，胰島β細胞要麼不正常工作要麼數量減少。但人類β細胞在數量和可用性方面的局限，限制了該方面的研究。若能通過幹細胞產生無限的胰島β細胞，就能滿足眾多患者的需要，同時將成為幹細胞生物學應用到臨床治療工作中。但是這中間還有很多路要走，才有可能真正用於治療。至於癌症，則更不容易。

正是因為細胞的不斷衰老，才導致人體各機能都在不斷地衰老。如果能夠保持細胞一直處於年輕的狀態，這樣會減速器官的衰老速度，從而達到返老還童的效果。希望這一成果早日研究出來，完成人們的不老夢。

Ⅵ 談談你對轉基因動物的看法

胚胎發育過程是核質之間、細胞與細胞及細胞與胞外基質按嚴格的時空秩序相互作用的結果。從全能或多能胚胎幹細胞分化為具有獨特功能的體細胞，完全取決於基因在時間與地點上的選擇性表達。對細胞分化和發育來說，最重要的不是個別基因的表達，而是整個基因網路在時間和空間上的緊密聯系和配合。組成包括人體在內的高等動物機體的億萬個細胞，都是由一個受精卵發育而來的。像胚胎幹細胞一樣，分化了的體細胞仍然具有一整套完整的遺傳信息。過去人們認為，細胞的分化程度越高，它指導早期胚胎發育成新個體的能力就越低，高度分化的體細胞甚至完全不具備這種能力。近幾年體細胞動物克隆技術上取得的突破，不僅給人們的觀念帶來了很大的改變，而且由於它所蘊藏的商業和社會價值，在全世界引起了轟動。
1. 動物克隆的理論基礎
在許多人眼裡，體細胞克隆羊多莉 (Dolly) 的誕生是克隆技術的開始。其實不然。「克隆 (clone)」一詞來源於希臘語，原意是用於扦插的枝條，也就是指無性繁殖。克隆在植物界的應用已有上千年的歷史，理論上的突破則是本世紀的事。1902 年德國植物學家 Haberlandt指出，植物的體細胞具有母體全部的遺傳信息，並具有發育成為完整個體的潛能，因而每個植物細胞都可像胚胎細胞那樣，經離體培養再生成為完整植株。這就是所謂的細胞全能性。許多科學家為證實植物細胞的全能性作出了不懈的努力。1958 年，Steward成功地將一個胡蘿卜細胞試管培養，長成了一株具有根、莖、葉等器官的完整植株。1964年Guha 和 Maheshwari利用毛葉曼陀羅的花葯培育出單倍體植株。這樣，植物細胞全能性獲得了充分的論證。建立在此基礎上的組織培養技術也得到迅速發展。
與植物細胞不同，在動物發育過程中分化了的細胞不能再產生完整的充分分化的個體。然而，動物胚胎的生長、分化和發育是否造成體細胞基因組的不可逆性修飾，即在發育過程中分化了的細胞是否具有與受精卵相同的核等價性 (nuclear equivalency) 或基因組連續性，一直是發育生物學要解決的問題。早在30 年代，著名的胚胎學家 Spemann 就已經提出「分化了的細胞核移入卵子中能否指導胚胎發育」這樣的設想。用兩棲類動物進行的一些克隆實驗表明，早期胚胎細胞核經移植可產生成熟的動物個體，而從蝌蚪及成體動物細胞中取出的細胞核經移植生成的克隆動物最晚只能發育至蝌蚪期。胚胎分割及胚胎細胞核移植克隆動物已在許多物種中獲得了成功。體細胞克隆綿羊[1]、小鼠[2,3]、牛[4,5] 及山羊[6]的成功，證明高度分化的細胞核仍具有全能性。
2. 體細胞克隆羊及小鼠實驗成功分析
克隆羊Dolly 是世界上第一隻由成體細胞通過無性過程產生的哺乳動物。在Dolly 誕生後的一年多時間里，全世界掀起了一股克隆熱，並引起了一些激烈的爭論和對Dolly身份的質疑。1998 年7 月出版的《Nature》報道兩個獨立的研究小組分別對Dolly 的血樣、供體母羊冷凍組織及其細胞培養物進行衛星DNA 分析和DNA指紋分析，確認三者的一致性，證明Dolly 確實是體細胞克隆動物。在同期《Nature》上，美國夏威夷大學Wakayama 等人報道，由小鼠卵丘細胞 (cumulus cells) 克隆了27 只存活小鼠，其中7隻是由克隆小鼠再次克隆的後代。
兩棲類和哺乳類核移植實驗發現，經核移植的卵母細胞不能正常發育的一個關鍵問題是供體核和受體卵母細胞之間的細胞周期不相容性。Wilmut 等的成功之處就在於他們找到了一種使供體核和受體卵母細胞更相容的方法。他們通過血清飢餓法使供體核細胞處於二倍體的G0 期，這樣處理的供體核在DNA復制的時間上就與處於中期II的受體卵母細胞同步。從建立正確的染色體倍性 (ploidy) 這個角度來看，供體核處於G1 期也可以獲得克隆動物。穩定表達b -半乳糖苷酶-新黴素基因的胎兒成纖維細胞作核供體，獲得克隆牛證明了這一點[7]。
人們一般認為，供體核和卵母細胞組成的重組胚胎的發育過程與正常狀況受精卵相仿。 羊胚胎基因組的轉錄一直到8～16個細胞才開始，這種轉錄時間的差異在理論上將允許胚胎有充裕的時間對植入的成體羊細胞核進行重新編程，使其進入胚胎發育期。由於不同的物種胚胎轉錄的起始時間各異，所以克隆的難易也不同。以往的研究發現，在小鼠的克隆過程中，基因組很早就被激活，移植的細胞核沒有足夠的時間進行重新編程。因此，許多研究者認為小鼠是最難克隆的動物之一。
Wakayama 等人的工作改變了這種觀點。與Wilmut 等的方法相比，Wakayama 等採用了一種新的、相對簡單的克隆技術。Dolly 是採用母羊的乳腺組織細胞經過「飢餓「 培養，與去核的卵細胞進行電融合，促使融合細胞中遺傳物質的重編程 (reprogramming), 然後逐步發育成胚胎。克隆小鼠採用核移植的方法，將自然狀態下處於G0 期的卵丘細胞作核供體，直接注入去核的卵細胞。小鼠克隆過程中核移植後的重組胚胎放置0～6 小時後再激活，也有異於Wilmut 等用電刺激法同時融合重組胚胎和激活胚胎。Dolly 的產生過程中遺傳物質的重編程和卵細胞的激活是電刺激法，而小鼠的克隆則採用在培養基中添加鍶離子 (Sr2+) 和細胞鬆弛素B 的化學方法激活重組胚胎。
3. 動物克隆技術的應用
動物克隆近幾年取得的一些突破性進展，為動物發育過程中基因表達的調控及發育生物學、遺傳學等相關學科的發展必將產生深遠的影響。雖然目前這種方法尚不成熟，但它已顯示出誘人的應用前景。
動物克隆技術將首先應用於醫葯領域。利用體細胞供體經核移植生產轉基因動物，可望降低生產成本。到目前為止，產生轉基因動物的方法仍主要是1985 年Hammer 等建立的原核顯微注射法。但是，這種方法只能使大約5％的動物攜帶外源基因。外源基因整合入動物基因組是個隨機的過程，這導致外源基因在許多轉基因動物系中的表達量不夠高，而且因整合進生殖細胞的機率低而難以遺傳給下一代。Schnieke 等發現，利用體細胞克隆技術生產含人凝血因子 IX 的轉基因羊比原核顯微注射法要有效得多[8]。其中，兩者最顯著的差異是體細胞克隆中的受體母羊全都攜帶外源基因，而原核顯微注射法會產生許多不帶外源基因的羊羔。這是由於，原核微注射法中所用胚胎在體外培養的時間較短，在此期間被檢測為陽性的轉基因可能會在以後的發育過程中丟失。用作核移植供體的細胞在體外培養的時間則較長，有較多的檢測機會。另外，顯微注射法制備的轉基因動物的性別只有等到動物出生後才能得知, 而核移植可以通過鑒別核供體的核型而預先得知轉基因動物的性別，可選擇性地制備雌性的轉基因動物, 有利於在母乳中表達外源基因。
克隆技術除了可以生產各種醫用人體蛋白外，對人類的細胞和組織治療也大有好處。利用克隆技術，可以用患者本人細胞培育出新組織，用來治療糖尿病、帕金森氏症、神經損傷等多種疾病。用這種方法培育出的組織具有與患者正常組織完全相同的基因構成，因此不會產生免疫排斥反應。但是這些都涉及到克隆人這個敏感話題，目前克隆人在許多國家是法律禁止的。隨著人類胚胎幹細胞培養技術的完善，目前已有兩家美國公司開始研究利用克隆技術培育人胚胎，希望大批量生產治療疾病的幹細胞。事實上，幾年前人們就曾把人胎兒神經組織用來治療帕金森氏症。考慮到倫理上的原因，人們也可以用克隆動物的胚胎幹細胞作異源移植，以解決人類移植器官供求矛盾。
動物克隆技術還有助於加速動物育種的進程。利用優良動物品種的體細胞作核供體克隆動物，可以避免自然條件下選種所受到的動物生育周期和生育效率的限制，從而大大縮短育種年限，提高育種效率。動物克隆技術用於拯救瀕危動物也受到廣泛的關注。中國科學院動物研究所陳大元研究員提出用動物克隆技術拯救大熊貓的計劃，在國內外均引起一定的反響。
4. 動物克隆技術的不足及未來發展方向
動物克隆技術雖然取得了一定的進展，在生物醫葯領域也得到了初步應用。但是，該技術目前還很不完善。存活率低是當今核移植技術的最大缺陷。它突出表現為：孕期流產率高，圍產期死亡率高，新生兒體重較重及產生後對環境的適應性較差。以成體細胞核作核供體問題更為嚴重。最近，Shiels 等報道克隆羊的端粒較同年羊短[9]。Renard 等報道，體細胞核移植可能影響克隆動物免疫系統的正常發育[10]。他們用胚胎細胞克隆牛的耳細胞通過核移植克隆出一頭牛。牛犢看起來很健康，但出生一個半月後，它體內的淋巴細胞和紅血球急劇減少，不久就死於貧血。屍體解剖發現，該牛犢脾臟、胸腺和淋巴結等淋巴組織都沒有得到正常發育。
導致動物克隆存活率低和異常發育的原因很多，缺乏基礎理論支撐是其中之一。動物克隆技術的不斷完善，還需要分子遺傳學、細胞學、發育生物學等相關基礎學科的進一步研究和發展。迄今為止，人們雖然在動物克隆過程中已經積累了不少數據，但一些很基本的問題仍亟需解決。
基因組重新編程的機制尚不清楚。人們雖然觀測到核移植後細胞核的激活與早期胚胎原核發育類似，但較詳細的信息仍不甚明了。其中，成熟促進因子(maturation promoting factor，MPF)、核膜破裂(nuclear envelope breakdown，NEBD) 和早熟染色體凝集 (premature chromosome condensation, PCC) 在基因組重編過程中的作用還需明確。
基因印記 (imprinting) 對核移植後基因組重新編程的影響。基因印記現象在哺乳動物的發育過程中普遍存在，它是指基因的表達與否取決於它們是在父源染色體上還是母源染色體上。有些印記基因只從母源染色體上表達，而有些則只從父源染色體上表達。基因印記與動物克隆技術的成功及不足有何關系值得深入研究。
動物克隆種屬及細胞差異的原因。克隆不同種屬的動物難易有別，其中的原因目前人們還不清楚。目前可以用作體細胞核移植核供體的細胞類型還較少。Wakayama 等用處於 G0/G1期的卵丘細胞克隆得到小鼠，而他們採用處於G0 期的足細胞 、神經細胞作核供體進行的克隆實驗均未獲得成活個體，這顯示供體核處於G0 期並非保證胚胎發育的充分條件。Dominko等發現去核的牛卵細胞能使來自羊、猴、鼠、豬等不同種屬的細胞核激活，並在體外發育為相應的胚胎，但目前還沒有一個可繼續發育為完整的動物個體。如果這項工作能成功，將十分有利於瀕危動物的保護。
動物克隆技術條件的優化還沒有解決。如核供體和卵細胞的選材、核質比的選擇、重組胚胎的激活方式、是否需要作連續核移植等。
綜上所述，動物克隆研究已在理論基礎、技術優化及實際應用等方面取得很大的進展。但該技術目前還很不完善，相關理論研究還很薄弱，人們要提高動物克隆的成功率還需不懈的努力。另外，克隆動物與正常胚胎的發育有何異同，也值得深入研究。這些問題的解決，將有助於加深人們對動物胚胎發育過程中分子機制的認識。

Ⅶ 什麼是細胞重編程，什麼是細胞轉分化它們的過程是怎樣的求詳解！拜託了！！

2006年日本科學家山中伸彌(Shinya
Yamanaka)首次利用病毒載體將四個轉錄因子(Oct4，Sox2，Klf4和c-myc)的組合轉入分化的體細胞中，使其重編程而得到了類似胚胎幹細胞的一種細胞類型——誘導多能幹細胞(iPSCs)。這一了不起的成果在本月早些時候被授予了諾貝爾生理學/醫學獎。
盡管近年來iPS技術不斷取得發展，各種改良技術時有出現。然而轉化效率低下一直都是科學家們頭疼的問題。成為了iPS臨床轉化的重要障礙之一。此外，由於基因插入可能導致細胞癌變，研究人員和臨床醫生對於推動這些細胞的潛在治療應用也一直抱謹慎的態度。
現在，斯坦福大學醫學院的研究人員設計了一種高效安全的新方法，只需利用基因編碼的蛋白就可以生成誘導多能幹細胞。這一研究成果發布在10月26日的《細胞》(Cell)雜志上。
這並非是首次嘗試這樣的方法。許多研究人員曾證實利用蛋白質來生成誘導多能幹細胞雖然有可能實現，但效率卻遠遠低於病毒方法。斯坦福大學的研究人員能取得前所未有的成功歸因於一個意外的發現：最初方法中使用的病毒不僅僅對於基因傳遞至關重要。
斯坦福大學心血管研究所副所長和醫學教授John Cooke博士說：「過去一直認為病毒僅僅是作為特洛伊木馬(Trojan
horse)將基因傳遞到細胞中。現在我們知道病毒可導致細胞松開染色體，使得DNA發生逆轉至多能狀態必需的改變。」
無需人類胚胎，iPS細胞為解決與幹細胞研究相關的倫理道德困境提供了一個可能的替代方法。它們由機體內承擔某一專門功能的成體細胞生成。在山中伸彌之前，人們認為這些細胞絕不可能恢復為起源的多能幹細胞。然而山中伸彌卻證實這些高度特化的細胞比之前認為的具有更大的發育靈活性或可塑性。在存在四個基因的條件下，它們就可以呈現出胚胎幹細胞的特徵，在合適的條件下可以變成幾乎所有的細胞類型。
現在Cooke研究小組確定了這一轉變發生的一個重要的組件。Cooke說：「我們發現當細胞暴露於一種病原體時，它會發生改變以適應或抵禦挑戰。這一先天免疫的一部分包括促進了DNA的可接近性。這使得細胞能夠伸入它的遺傳工具箱中，取出生存所需的東西。」它也使得多能誘導蛋白能夠修飾DNA，將皮膚細胞或其他的特化細胞轉變為一種胚胎幹細胞樣的細胞。
由於細胞激活了一種與存在病毒遺傳物質時的炎症相似的免疫反應，研究人員將這一過程稱為「轉炎症」(
transflammation)。他們認為他們的研究發現有可能為在人類中使用iPS細胞，以及闡明多能性發生藉助的生物學信號通路鋪平了道路。
Cooke和同事們一開始就致力於優化利用細胞滲透性蛋白來重編程成體特化細胞變為多能幹細胞。他們知道蛋白質進入到了細胞的細胞核中，在實驗室它們能夠結合正確的DNA序列。它們還能夠維持過去採用其他方法重編程細胞的多能性。那麼為何這些蛋白遠不如病毒方法有效呢?
當研究人員將暴露於細胞滲透性蛋白的細胞的基因表達模式與負載基因的病毒感染的細胞進行比較時獲得了突破：它們完全不同。Cooke想知道是否有可能病毒的某些特性對此負責。
研究人員利用細胞滲透性蛋白質和一種無關病毒重復了這一試驗。多能性轉化的效率顯著提高。進一步的調查揭示這一效應是由於細胞內Toll樣受體3(Toll-like
receptor 3)信號激活所致，利用小分子模擬這一病毒遺傳物質觸發信號通路具有相似的效應。
「這些蛋白質是非整合性的，因此我們不必擔心病毒誘導對宿主基因組的損害，」Cooke說。此外他還指出利用細胞滲透性蛋白可以賦予對重編程過程更高水平的控制，有可能促成在人類治療中使用iPS細胞。
「現在我們知道當受到病原體挑戰時細胞會呈現出更大的可塑性，理論上我們可以利用這一信息進一步操縱細胞誘導直接重編程，」Cooke說。
直接重編程涉及將像皮膚細胞這樣的一種特化細胞誘導成為如內皮細胞這樣的一種細胞分化類型，無需通過中間的多能狀態。斯坦福大學的研究人員Marius
Wernig博士利用直接重編程成功地將人類皮膚細胞轉變為了功能性的神經元。

Ⅷ 5分鍾內哈,克隆資料,短點的,好抄~我明交

胚胎發育過程是核質之間、細胞與細胞及細胞與胞外基質按嚴格的時空秩序相互作用的結果。從全能或多能胚胎幹細胞分化為具有獨特功能的體細胞，完全取決於基因在時間與地點上的選擇性表達。對細胞分化和發育來說，最重要的不是個別基因的表達，而是整個基因網路在時間和空間上的緊密聯系和配合。組成包括人體在內的高等動物機體的億萬個細胞，都是由一個受精卵發育而來的。像胚胎幹細胞一樣，分化了的體細胞仍然具有一整套完整的遺傳信息。過去人們認為，細胞的分化程度越高，它指導早期胚胎發育成新個體的能力就越低，高度分化的體細胞甚至完全不具備這種能力。近幾年體細胞動物克隆技術上取得的突破，不僅給人們的觀念帶來了很大的改變，而且由於它所蘊藏的商業和社會價值，在全世界引起了轟動。

克隆技術在現代生物學中被稱為「生物放大技術」，它已經歷了三個發展時期：第一個時期是微生物克隆，即用一個細菌很快復制出成千上萬個和它一模一樣的細菌，而變成一個細菌群；第二個時期是生物技術克隆，比如用遺傳基因――DNA克隆；第三個時期是動物克隆，即由一個細胞克隆成一個動物。克隆綿羊「多利」由一頭母羊的體細胞克隆而來，使用的便是動物克隆技術。

在自然界，有不少植物具有先天的克隆本能，如番薯、馬鈴薯、玫瑰等的插枝繁殖的植物。而動物的克隆技術，則經歷了由胚胎細胞到體細胞的發展過程

1. 人類進行克隆的歷史

公元前5000年·穀物選種

人類祖先發現，最茁壯的植株的種子培植出的穀物也更優良。這是人類開始按照人的意圖控制生命的開端，這也是克隆技術最終目標的最初體現。

1952年·克隆蝌蚪

小小的蝌蚪改寫了生物技術發展史，成為世界上第一種被克隆的動物。美國科學家羅伯特·布里格斯和托瑪斯·金用一隻蝌蚪的細胞創造了與原版完全一樣的復製品。

1972年·基因復制

克隆技術精細到以單個基因復制為單位。科學家將某種特定基因單離出來，將它與某有機體(最初是一種酵母)結合，有機體將新基因融入自己的DNA結構後再繁殖，產生出理想基因的復製品。

1978年·第一例試管嬰兒出生

整個世界吵嚷著想要目睹人類第一個體外受精嬰兒路易斯的「廬山真面目」。英國醫生用丈夫的精子在一個試管內使卵子受精，然後將胚胎植入健康母親的子宮內。

1997年·多利，你好！

1996年，世界第一例從成年動物細胞克隆出的哺乳動物綿羊多利誕生。這個秘密直到1997年2月才向世人公布。蘇格蘭胚胎學家伊恩·威爾姆特和同事用一隻成年母羊乳房內取出的細胞克隆出多利。

1998年·克隆批量化

美國夏威夷大學的科學家用成年細胞克隆出50多隻老鼠，並接著培育出3代遺傳特徵完全一致的實驗鼠。與此同時，其它幾個私立研究機構也用不同的方法成功克隆出小牛。其中最引人注目的是，日本人用一個成年母牛的細胞培育出8隻遺傳特徵完全一樣的小牛，成功率高達80%。

2000年·人類近親被克隆

美國俄勒岡的研究者用與克隆多利羊截然不同的方法克隆出猴子，科學家將一個僅包含8個細胞的早期胚胎分裂為4份，再將它們分別培育出新胚胎，惟一成活的只有Tetra。與多利不同的是，tetra既有母親也有父親，但它只是人工4胞胎中的一個。此外，幫助培育出多利羊的生物技術公司宣布克隆出5隻小豬仔。該公司宣稱，克隆豬終將成為人類移植器官的「加工廠」。

2001年·克隆人？

3月，美國生殖科學家帕納伊奧提斯·扎沃斯和一個國際研究小組宣布，數百對夫婦已自願報名參加培育克隆嬰孩的實驗。該小組宣稱最早至2003年便可幫助不孕夫婦培育克隆嬰兒。1月，英國成為全球第一個有效地使克隆人類胚胎合法化的國家。政府通過一項富爭議性的法案，目的在於允許對人類胚胎內的根細胞進行科學實驗。該法案要求克隆體必須在誕生後14日內被毀滅。培育克隆嬰兒仍屬非法行

2. 動物克隆的理論基礎

在許多人眼裡，體細胞克隆羊多莉 (Dolly) 的誕生是克隆技術的開始。其實不然。「克隆 (clone)」一詞來源於希臘語，原意是用於扦插的枝條，也就是指無性繁殖。克隆在植物界的應用已有上千年的歷史，理論上的突破則是本世紀的事。1902 年德國植物學家 Haberlandt指出，植物的體細胞具有母體全部的遺傳信息，並具有發育成為完整個體的潛能，因而每個植物細胞都可像胚胎細胞那樣，經離體培養再生成為完整植株。這就是所謂的細胞全能性。許多科學家為證實植物細胞的全能性作出了不懈的努力。1958 年，Steward成功地將一個胡蘿卜細胞試管培養，長成了一株具有根、莖、葉等器官的完整植株。1964年Guha 和 Maheshwari利用毛葉曼陀羅的花葯培育出單倍體植株。這樣，植物細胞全能性獲得了充分的論證。建立在此基礎上的組織培養技術也得到迅速發展。

與植物細胞不同，在動物發育過程中分化了的細胞不能再產生完整的充分分化的個體。然而，動物胚胎的生長、分化和發育是否造成體細胞基因組的不可逆性修飾，即在發育過程中分化了的細胞是否具有與受精卵相同的核等價性 (nuclear equivalency) 或基因組連續性，一直是發育生物學要解決的問題。早在30 年代，著名的胚胎學家 Spemann 就已經提出「分化了的細胞核移入卵子中能否指導胚胎發育」這樣的設想。用兩棲類動物進行的一些克隆實驗表明，早期胚胎細胞核經移植可產生成熟的動物個體，而從蝌蚪及成體動物細胞中取出的細胞核經移植生成的克隆動物最晚只能發育至蝌蚪期。胚胎分割及胚胎細胞核移植克隆動物已在許多物種中獲得了成功。體細胞克隆綿羊、小鼠、牛 及山羊的成功，證明高度分化的細胞核仍具有全能性。

3. 體細胞克隆羊及小鼠實驗成功分析

克隆羊Dolly 是世界上第一隻由成體細胞通過無性過程產生的哺乳動物。

1996年7月里的一天，對英國愛丁堡羅斯林（Roslin）研究所由伊恩·維爾穆特（I. Wilmut）領導的科學研究小組全體成員來講，是一個令人激動的日子。對全世界來說，也是值得慶賀的一天。因為在這一天，一隻妊娠了148天，體重為6.6千克, 編號為6LL3的小羊來到了這個世界。這只羊的身世與眾不同，它既無父親，又無母親，它是科學家們用克隆技術復制出來的一隻小綿羊。經過幾個月的精心呵護，這隻身世不凡的小綿羊茁壯成長，並獲得了一個動聽的名字——多莉（Dolly）。

1997年2月23日，伊恩. 維爾穆特科學研究小組向全世界宣布了他們的研究結果，英國的「自然」雜志（Nature）於1997年2月27日全文刊登了他們的實驗結果。這一消息立刻轟動了全世界。各國的報刊，電台，電視台等媒體對此結果紛紛進行了報道和評述。科學家和大學教授也紛紛被邀請到各種媒體講解，評論「多莉」的身世和它的出生對科學研究、經濟發展和社會進步的影響。許多國家的政府官員也紛紛發表講話，明令不準將「多莉」克隆技術用於人類。由於各種媒體的大量傳播，一個新的名詞已為廣大民眾所逐漸知曉的「克隆」。

早在20世紀50年代，美國的科學家以兩棲動物和魚類作研究對象，首創了細胞核移植技術。1986年，英國科學家魏拉德森用胚胎細胞克隆出一隻羊，以後又有人相繼克隆出牛、鼠、兔、猴等動物。這些克隆動物的誕生，均是利用胚胎細胞作為供體細胞進行細胞核移植而獲得成功的。

而克隆綿羊「多利」是用乳腺上皮細胞（體細胞）作為供體細胞進行細胞核移植的，它翻開了生物克隆史上嶄新的一頁，突破了利用胚胎細胞進行核移植的傳統方式，使克隆技術有了長足的進展。

克隆綿羊「多利」沒有父親，多莉」的產生與三隻母羊有關；一隻是懷孕三個月的芬蘭多塞特母綿羊，兩只是蘇格蘭黑面母綿羊。芬蘭多塞特母綿羊提供了全套遺傳信息，即提供了細胞核（稱之為供體）；一隻蘇格蘭黑面母綿羊提供無細胞核的卵細胞；另一隻蘇格蘭黑面母綿羊提供羊胚胎的發育環境—子宮，是「多莉」羊的「生」母。其整個克隆過程簡述如下：

1、從芬蘭多塞特母綿羊的乳腺中取出乳腺細胞，將其放入低濃度的營養培養液中，細胞逐漸停止了分裂，此細胞稱之為供體細胞；

2、從一頭蘇格蘭黑面母綿羊的卵巢中取出未受精的卵細胞，並立即將其細胞核除去，留下一個無核的卵細胞，此細胞稱之為受體細胞；

3、利用電脈沖的方法，使供體細胞和受體細胞發生融合，最後形成了融合細胞，由於電脈沖還可以產生類似於自然受精過程中的一系列反應，使融合細胞也能象受精卵一樣進行細胞分裂、分化，從而形成胚胎細胞；

4、將胚胎細胞轉移到另一隻蘇格蘭黑面母綿羊的子宮內，胚胎細胞進一步分化和發育，最後形成一隻小綿羊。

出生的「多莉」小綿羊與多塞特母綿羊具有完全相同的外貌。「多莉」出生後生長正常，並於1997年底與一頭威爾士高山羊自然交配懷孕。在1998年4月13日凌晨4時生下了一隻雌性的體重為2.7千克的小羊羔，取名為「邦妮（Bonnie）」。這說明生世不凡的「多莉」具有正常的生育能力。隨著「多莉」的誕生，不同的實驗室也宣稱成功地克隆出了豬、猴和牛等，他們所用的生物材料也都是體細胞。

無性繁殖現象在低等植物中是存在的，而按照哺乳動物界的規律，動物的繁衍要由兩性生殖細胞來完成，由於父體和母體的遺傳物質在後代體內各佔一半，因此後代絕對不是父母的復製品。而克隆綿羊的誕生，意味著人類可以利用哺乳動物的一個細胞大量生產出完全相同的生命體，完全打破了亘古不變的自然規律。這是生物工程技術發展史中的一個里程碑，也是人類歷史上的一項重大科學突破。

在Dolly 誕生後的一年多時間里，全世界掀起了一股克隆熱，並引起了一些激烈的爭論和對Dolly身份的質疑。1998 年7 月出版的《Nature》報道兩個獨立的研究小組分別對Dolly 的血樣、供體母羊冷凍組織及其細胞培養物進行衛星DNA 分析和DNA指紋分析，確認三者的一致性，證明Dolly 確實是體細胞克隆動物。在同期《Nature》上，美國夏威夷大學Wakayama 等人報道，由小鼠卵丘細胞 (cumulus cells) 克隆了27 只存活小鼠，其中7隻是由克隆小鼠再次克隆的後代。

兩棲類和哺乳類核移植實驗發現，經核移植的卵母細胞不能正常發育的一個關鍵問題是供體核和受體卵母細胞之間的細胞周期不相容性。Wilmut 等的成功之處就在於他們找到了一種使供體核和受體卵母細胞更相容的方法。他們通過血清飢餓法使供體核細胞處於二倍體的G0 期，這樣處理的供體核在DNA復制的時間上就與處於中期II的受體卵母細胞同步。從建立正確的染色體倍性 (ploidy) 這個角度來看，供體核處於G1 期也可以獲得克隆動物。穩定表達b -半乳糖苷酶-新黴素基因的胎兒成纖維細胞作核供體，獲得克隆牛證明了這一點。

人們一般認為，供體核和卵母細胞組成的重組胚胎的發育過程與正常狀況受精卵相仿。 羊胚胎基因組的轉錄一直到8～16個細胞才開始，這種轉錄時間的差異在理論上將允許胚胎有充裕的時間對植入的成體羊細胞核進行重新編程，使其進入胚胎發育期。由於不同的物種胚胎轉錄的起始時間各異，所以克隆的難易也不同。以往的研究發現，在小鼠的克隆過程中，基因組很早就被激活，移植的細胞核沒有足夠的時間進行重新編程。因此，許多研究者認為小鼠是最難克隆的動物之一。

Wakayama 等人的工作改變了這種觀點。與Wilmut 等的方法相比，Wakayama 等採用了一種新的、相對簡單的克隆技術。Dolly 是採用母羊的乳腺組織細胞經過「飢餓「 培養，與去核的卵細胞進行電融合，促使融合細胞中遺傳物質的重編程 (reprogramming), 然後逐步發育成胚胎。克隆小鼠採用核移植的方法，將自然狀態下處於G0 期的卵丘細胞作核供體，直接注入去核的卵細胞。小鼠克隆過程中核移植後的重組胚胎放置0～6 小時後再激活，也有異於Wilmut 等用電刺激法同時融合重組胚胎和激活胚胎。Dolly 的產生過程中遺傳物質的重編程和卵細胞的激活是電刺激法，而小鼠的克隆則採用在培養基中添加鍶離子 (Sr2+) 和細胞鬆弛素B 的化學方法激活重組胚胎。

4. 動物克隆技術的應用

動物克隆近幾年取得的一些突破性進展，為動物發育過程中基因表達的調控及發育生物學、遺傳學等相關學科的發展必將產生深遠的影響。雖然目前這種方法尚不成熟，但它已顯示出誘人的應用前景。

動物克隆技術將首先應用於醫葯領域。利用體細胞供體經核移植生產轉基因動物，可望降低生產成本。到目前為止，產生轉基因動物的方法仍主要是1985 年Hammer 等建立的原核顯微注射法。但是，這種方法只能使大約5％的動物攜帶外源基因。外源基因整合入動物基因組是個隨機的過程，這導致外源基因在許多轉基因動物系中的表達量不夠高，而且因整合進生殖細胞的機率低而難以遺傳給下一代。Schnieke 等發現，利用體細胞克隆技術生產含人凝血因子 IX 的轉基因羊比原核顯微注射法要有效得多[8]。其中，兩者最顯著的差異是體細胞克隆中的受體母羊全都攜帶外源基因，而原核顯微注射法會產生許多不帶外源基因的羊羔。這是由於，原核微注射法中所用胚胎在體外培養的時間較短，在此期間被檢測為陽性的轉基因可能會在以後的發育過程中丟失。用作核移植供體的細胞在體外培養的時間則較長，有較多的檢測機會。另外，顯微注射法制備的轉基因動物的性別只有等到動物出生後才能得知, 而核移植可以通過鑒別核供體的核型而預先得知轉基因動物的性別，可選擇性地制備雌性的轉基因動物, 有利於在母乳中表達外源基因。

克隆技術除了可以生產各種醫用人體蛋白外，對人類的細胞和組織治療也大有好處。利用克隆技術，可以用患者本人細胞培育出新組織，用來治療糖尿病、帕金森氏症、神經損傷等多種疾病。用這種方法培育出的組織具有與患者正常組織完全相同的基因構成，因此不會產生免疫排斥反應。但是這些都涉及到克隆人這個敏感話題，目前克隆人在許多國家是法律禁止的。隨著人類胚胎幹細胞培養技術的完善，目前已有兩家美國公司開始研究利用克隆技術培育人胚胎，希望大批量生產治療疾病的幹細胞。事實上，幾年前人們就曾把人胎兒神經組織用來治療帕金森氏症。考慮到倫理上的原因，人們也可以用克隆動物的胚胎幹細胞作異源移植，以解決人類移植器官供求矛盾。

動物克隆技術還有助於加速動物育種的進程。利用優良動物品種的體細胞作核供體克隆動物，可以避免自然條件下選種所受到的動物生育周期和生育效率的限制，從而大大縮短育種年限，提高育種效率。動物克隆技術用於拯救瀕危動物也受到廣泛的關注。中國科學院動物研究所陳大元研究員提出用動物克隆技術拯救大熊貓的計劃，在國內外均引起一定的反響。

5. 動物克隆技術的不足及未來發展方向

動物克隆技術雖然取得了一定的進展，在生物醫葯領域也得到了初步應用。但是，該技術目前還很不完善。存活率低是當今核移植技術的最大缺陷。它突出表現為：孕期流產率高，圍產期死亡率高，新生兒體重較重及產生後對環境的適應性較差。以成體細胞核作核供體問題更為嚴重。最近，Shiels 等報道克隆羊的端粒較同年羊短。

Renard 等報道，體細胞核移植可能影響克隆動物免疫系統的正常發育。他們用胚胎細胞克隆牛的耳細胞通過核移植克隆出一頭牛。牛犢看起來很健康，但出生一個半月後，它體內的淋巴細胞和紅血球急劇減少，不久就死於貧血。屍體解剖發現，該牛犢脾臟、胸腺和淋巴結等淋巴組織都沒有得到正常發育。

導致動物克隆存活率低和異常發育的原因很多，缺乏基礎理論支撐是其中之一。動物克隆技術的不斷完善，還需要分子遺傳學、細胞學、發育生物學等相關基礎學科的進一步研究和發展。迄今為止，人們雖然在動物克隆過程中已經積累了不少數據，但一些很基本的問題仍亟需解決。

基因組重新編程的機制尚不清楚。人們雖然觀測到核移植後細胞核的激活與早期胚胎原核發育類似，但較詳細的信息仍不甚明了。其中，成熟促進因子(maturation promoting factor，MPF)、核膜破裂(nuclear envelope breakdown，NEBD) 和早熟染色體凝集 (premature chromosome condensation, PCC) 在基因組重編過程中的作用還需明確。

基因印記 (imprinting) 對核移植後基因組重新編程的影響。基因印記現象在哺乳動物的發育過程中普遍存在，它是指基因的表達與否取決於它們是在父源染色體上還是母源染色體上。有些印記基因只從母源染色體上表達，而有些則只從父源染色體上表達。基因印記與動物克隆技術的成功及不足有何關系值得深入研究。

動物克隆種屬及細胞差異的原因。克隆不同種屬的動物難易有別，其中的原因目前人們還不清楚。目前可以用作體細胞核移植核供體的細胞類型還較少。Wakayama 等用處於 G0/G1期的卵丘細胞克隆得到小鼠，而他們採用處於G0 期的足細胞 、神經細胞作核供體進行的克隆實驗均未獲得成活個體，這顯示供體核處於G0 期並非保證胚胎發育的充分條件。Dominko等發現去核的牛卵細胞能使來自羊、猴、鼠、豬等不同種屬的細胞核激活，並在體外發育為相應的胚胎，但目前還沒有一個可繼續發育為完整的動物個體。如果這項工作能成功，將十分有利於瀕危動物的保護。

動物克隆技術條件的優化還沒有解決。如核供體和卵細胞的選材、核質比的選擇、重組胚胎的激活方式、是否需要作連續核移植等。

克隆技術被譽為「一座挖掘不盡的金礦」，它在生產實踐上具有重要的意義，潛在的經濟價值十分巨大。首先，在動物雜種優勢利用方面，較常規方法而言，哺乳動物克隆技術費時少、選育的種畜性狀穩定；其次，克隆技術在搶救瀕危珍稀物種、保護生物多樣性方面可發揮重要作用，即使在自然交配成功率很低的情況下，科研人員也可以從瀕危珍稀動物個體身上選擇適當的體細胞進行無性繁殖，達到有效保護這些物種的目的。

動物克隆技術的重大突破，也帶來了廣泛的爭議。克隆技術對人類來說，是一把「雙刃劍」。一方面，它能給人類帶來許多益處――諸如保持優良品種、挽救瀕危動物、利用克隆動物相同的基因背景進行生物醫學研究等；另一方面，它將對生物多樣性提出挑戰――生物多樣性是自然進化的結果，也是進化的動力，有性繁殖是形成生物多樣性的重要基礎，而「克隆動物」則會導致生物品系減少，個體生存能力下降。

更讓人不寒而慄的是，克隆技術一旦被濫用於克隆人類自身，將不可避免地失去控制，帶來空前的生態混亂，並引發一系列嚴重的倫理道德沖突。世界各國政府和科學界已對此高度關注，採取立法等措施明令禁止用克隆技術製造「克隆人」，以保證克隆只用於造福人類，而絕非復制人類。

綜上所述，動物克隆研究已在理論基礎、技術優化及實際應用等方面取得很大的進展。但該技術目前還很不完善，相關理論研究還很薄弱，人們要提高動物克隆的成功率還需不懈的努力。另外，克隆動物與正常胚胎的發育有何異同，也值得深入研究。這些問題的解決，將有助於加深人們對動物胚胎發育過程中分子機制的認識。

Ⅸ 實現細胞重編程的方法有哪些

試題答案：BC 試題解析：分析：本題考查的是細胞核在生物遺傳中的功能，首先明確細胞核是遺傳的控制中心．解答：克隆技術屬於現代生物技術．在克隆羊多莉的培育過程中，科學家先將甲羊卵細胞的細胞核抽出，再將乙羊乳腺細胞的細胞核取出，將該細胞核注入來自甲羊的無核卵細胞中．這個融合成的卵細胞經過分裂形成胚胎，將這個胚胎移入丙羊的子宮內繼續發育．發育成熟後小羊多利出生．因為細胞核內含有遺傳物質，能夠傳遞遺傳信息，所以，培育出的小羊多莉和提供細胞核的母羊乙一模一樣．因此「多莉」與生出它的母羊一模一樣的說法錯誤．①多莉的誕生證明高度分化成熟的哺乳動物乳腺細胞，仍具有全能性，還能像胚胎細胞一樣完整地保存遺傳信息，這些遺傳信息在母體發育過程中並沒有發生不可回復的改變，還能完全恢復到早期胚胎細胞狀態．最終仍能發育成與核供體成體完全相同的個體．②成功地找到了供體核與受體卵細胞質更加相容的方法．克隆動物「多利」問世，證明動物成體細胞的細胞核能夠去分化；證明了高度分化的動物體細胞的細胞核仍然保持有全能性．故選：B、C點評：關於細胞核與DNA的知識是考查的重點內容，可通過分析細胞核內的遺傳物質來掌握，難度一般．