治疗性克隆(体细胞核移植)

治疗性克隆(也称SCNT)需要在培养过程中去除卵母细胞核,随后用从患者体细胞获得的细胞核进行置换。用化学物质或电刺激方式激活细胞分裂直至囊胚阶段。区分生殖性克隆和治疗性克隆十分重要。两者都涉及将供体DNA插入去核的卵母细胞以产生与其DNA源具有相同遗传物质的胚胎,相似之处仅此而已。在生殖性克隆中,将胚胎植入假孕雌性的子宫中以生育供体克隆的后代,绵羊多利的诞生就是一个典型的例子(Wilmut et al,1997)。然而,生殖性克隆存在许多伦理问题,因此已被禁止。

尽管治疗性克隆也产生与供体基因相同的胚胎,但是该过程只用于体外培养可生长的囊胚,而不是在子宫内。这种囊胚仅允许生长至100个细胞阶段,干细胞系可来自于此,此时分离培养内细胞团,可获得与患者遗传信息一致的胚胎干细胞。该过程在图12-1中详细描述。

图12-1　治疗性克隆策略及其在组织和器官工程中的应用(https://www.daowen.com)

研究表明,来源于成纤维细胞、淋巴细胞和嗅神经元的核移植的胚胎干细胞具有多能性,并且在注射到囊胚后可以形成活的幼体。这表明由SCNT产生的细胞具有与受精并自然产生的囊胚相同的发育潜能(Hochedlinger et al,2002;Eggan et al,2004;Brambrink et al,2006)。此外,由SCNT产生的胚胎干细胞与患者的免疫系统完美匹配,如果将这些细胞用于再生医疗应用,则不需要免疫抑制药来防止排斥反应。

尽管来自SCNT的胚胎干细胞包含供体细胞的核基因组,但卵母细胞中所含的线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)可能导致移植后的免疫原性。为了评估使用SCNT产生的组织的组织相容性,人们尝试将牛皮肤成纤维细胞的细胞核显微注射到去核的卵母细胞中(Lanza et al,2002)。虽然是将胚胎干细胞植入囊胚(生殖性克隆),但其目的是为了产生并获取肾脏、心脏和骨骼肌细胞,体外扩增后接种到可降解生物支架上。这些支架之后被植入到克隆细胞的供体中以确定细胞是否具有组织相容性。分析显示克隆的肾细胞没有显示出T细胞反应的证据,表明在卵母细胞源性的mtDNA存在的情况下不一定会发生排斥。这一发现标志着克服干细胞疗法的组织相容性问题已向前迈出了一步。

尽管很有发展前景,但SCNT仍然存在许多局限性,在应用临床之前相关技术需要进一步提高,并且植入子宫后其具有发育成克隆性胚胎的潜能,因此也涉及伦理的问题。此外,迄今为止,还没有证明这种技术能在人类身上发挥作用。虽然非人灵长类胚胎干细胞系已经由来自成人皮肤成纤维细胞的细胞核产生(Byrne et al,2007;Mitalipov,2007),但人类核移植的初始失败和欺骗性报告降低了应用于人体的信心(Simerly et al,2003;Hwang et al,2004,2005)。