全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第 20卷 第 3期
2008年 6月
Vol. 20, No. 3
Jun., 2008
细胞核重编程对克隆的影响
马康目，汤雪明*
（上海交通大学医学院，上海 2 00 02 5）
摘　要：细胞核重编程是哺乳动物正常受精胚胎和克隆胚胎发育过程中的一个重要特性，主要是对表
观遗传学特征进行重新编写，包括染色质重塑、组蛋白修饰、D N A 甲基化、印记基因表达、X 染
色体失活等表观遗传修饰的改变。通过细胞核重编程，首先，受精卵和克隆胚胎的供体核停止其特有
的基因表达程序，恢复为全能状态的基因表达程序；然后，受精胚胎和克隆胚胎的细胞再从全能状态
重新进入分化状态，最终形成各种组织和器官。近年来，不少研究表明，克隆胚胎的细胞核重编程
存在不同程度的表观遗传修饰异常，可能对克隆及其农业和医学应用有着重要影响。本文就正常和克
隆胚胎细胞核重编程的研究进展以及克隆胚胎的细胞核重编程异常对克隆的影响作一综述，并对目前有
关治疗性克隆前景的不同看法进行了讨论。
关键词：细胞核重编程；体细胞核移植；治疗性克隆
中图分类号：Q7 85　　文献标识码：A
Nuclear reprogramming and its implication for cloning
MA Kang-mu, TANG Xue-ming*
(Shanghai Jiaotong University School of Medicine, Shanghai 200025, China)
Abstract: Nuclear reprogramming, which involves a remodeling of epigenetic modification including chromatin
remodeling, covalent modification of histone, DNA methylation, genomic imprinting and X chromosome
inactivation, is an essential feature in the mammalian development of normal fertilized and cloned embryos.
During the process of nuclear reprogramming, the zygotes of the normal embryos and the donor nuclei of the
cloned embryos cease their unique repertoire of gene expression and reset their gene expression to the totipo-
tent status, and then the normal and cloned embryos redifferentiate from the totipotent status to various
differentiated states for tissue generation or organogenesis. Recent reports have shown some abnormal pat-
terns of epigenetic modification within cloned embryos, which might represent a potentially obstacle and
preclude the potential applications of cloning for agriculture and regenerative medicine. This review focuses on
current progress of nuclear reprogramming in normal and cloned embryos and its implication for therapeutic
cloning.
Key words: nuclear reprogramming; somatic cell nuclear transfer; therapeutic cloning
文章编号 ：1004-0374(2008)03-0431-07
收稿日期：2007-12-19；修回日期：2008-03-17
*通讯作者：E-mail: xmtang@shsmu.edu.cn
体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer，
SCNT)技术，即克隆技术，是将动物体细胞的细胞
核移植到去核的受精卵或成熟的卵母细胞中，获得
重构卵，使其恢复卵裂并发育成为与供体细胞基因
型相同后代的技术。1952年，Briggs与King[1]首先
将这一技术用来克隆蛙类，将蛙的卵裂球细胞的细
胞核与卵子重组后至少可以发育至早期卵裂阶段，
有的可以发育至蝌蚪期。以后Gurdon使用蝌蚪小肠
细胞作为 SCNT供体细胞，发现分化了的体细胞仍
有能力产生可以存活的胚胎。这些研究表明，理论
上体细胞基因组可以被“重置”到全能状态。然
而，当时认为脊椎动物的成体细胞由于过于成熟分
化而几乎不可能恢复到全能状态，因此，脊椎动物
432 生命科学 第20卷
的 SCNT研究也没有进展。直至 1996年，“多利
羊”克隆成功，开创了生殖性克隆 (reproductive
c loni ng) 的先例[2]，此后有牛、小鼠、猪、羊、
兔等克隆成功，甚至绵羊、牛、兔的卵子可以重
编程其他物种的体细胞供核并使重构卵胚胎发育至
囊胚[3]。近年来，在动物生殖性克隆研究不断取得
进展的同时，人们更多地关注以体细胞核移植胚胎
干细胞为核心的治疗性克隆(therapeutic cloning)研
究，试图通过建立患者特有的核移植胚胎干细胞
(nuclear transfer embryo stem cells, ntESCs)，用于
人类疾病的医学替代治疗。无论是生殖性克隆还是
治疗性克隆目前还存在诸多问题：动物生殖性克隆
效率很低，克隆的大部分胚胎(不论种属)不能存活
到出生，即使存活的也显示出各种各样的缺陷以至
于很难存活到成年，人类的治疗性克隆至今尚无成
功事例。大量研究表明，这些问题可能与 SCNT后
的细胞核重编程 (nuclear reprogramming) 有关[4]，
很大一部分是由于体细胞核不完全的重编程，以及
在胚胎发育中所需要的和谐基因表达组合的缺失。
哺乳动物受精卵形成和胚胎发育以及 SCNT后
胚胎发育都必须经历细胞核重编程的过程，细胞核
重编程主要是表观遗传学水平上的变化。通过细胞
核重编程，首先，受精卵或 SCNT后的供体核停止
其分化状态的基因表达程序，恢复为全能状态的胚
胎化基因表达程序；然后，受精胚胎和克隆胚胎的
细胞从全能状态重新进入分化状态，最终形成各种
组织和器官。不少研究表明，与正常受精胚胎相
比，克隆胚胎的细胞核重编程存在不同程度的表观
遗传修饰异常，可能对克隆有着重要的影响。本文
就正常受精胚胎和克隆胚胎细胞核重编程的研究进
展，以及克隆胚胎的细胞核重编程异常对克隆的影
响作一综述，并对目前有关治疗性克隆前景的不同看
法进行了讨论。
1　正常胚胎的细胞核重编程
哺乳动物的胚胎发生从受精开始，精子与处于
第二次减数分裂中期的卵子结合后，卵子迅速完成
第二次减数分裂，精子和卵子的细胞核分别称为雄
原核和雌原核。两个原核在细胞中部靠拢、核膜消
失、染色体混合，形成二倍体受精卵。受精卵在
向子宫行进的同时，便开始了不断的卵裂，经多次
卵裂，成为一个有很多细胞的桑椹胚，桑椹胚的细
胞继续分裂发育为囊胚。囊胚中心为囊胚腔，囊胚
壁由单层细胞构成，称滋养层，以后发育为胎盘的
绒毛膜。位于囊胚腔内一侧有一大群细胞，称内细
胞团(inner cell mass)，将来发育为胚胎。将体外
受精发育到囊胚期的内细胞团细胞，在体外合适的
条件下培养可以建立胚胎干细胞系(embryo stem cells,
ESCs)。在受精卵形成和早期胚胎发育过程中，经
历了一系列细胞核的重编程变化，重编程并不是依
靠对基因本身实际序列的调整得来的，而是对表观
遗传学特征进行重新编写，这种表观遗传学特征包
括染色质重塑、组蛋白修饰、DNA甲基化、印记
基因表达、X染色体失活等。了解正常胚胎的细胞核
重编程是进一步研究SCNT后细胞核重编程的基础。
1.1 染色质重塑和组蛋白修饰　哺乳动物精子形成
过程中，细胞核中的组蛋白被鱼精蛋白取代，使染
色质高度浓缩，精子基因组处于无转录活性状态。
一旦受精后，精子核直接与卵的细胞质作用，发生
核膜破裂和染色质去浓缩，随后在去浓缩的染色质
周围重建核膜，形成雄原核。在去浓缩过程中原先
精子核中的鱼精蛋白迅速被卵母细胞胞浆中乙酰化
的组蛋白替换，该过程在受精后的头 1 h 内完成，
DNA随即通过ATP依赖途径缠绕到组蛋白八聚体上[5]。
八聚体包括H2A、H2B、H3和H4。它们之间通过
连接组蛋白H1oo(卵母细胞特有的H1蛋白)来稳定。
这种特殊的H1蛋白在 2-细胞期前都与DNA相连，
正常时直至 4-细胞期时由体细胞H1蛋白替代[6]。组
蛋白重新取代鱼精蛋白是精子染色质重新活化和
DNA复制的前提，这个过程使精子核更暴露而容易
接近，并拥有更易转录的染色体构型。组蛋白的修
饰状态与基因表达密切相关，组蛋白中被修饰氨基
酸的种类、位置和修饰类型称为组蛋白密码(histone
code)，它决定了基因表达调控的状态。通常组蛋
白在转录活性区域乙酰化，使与其结合的基因处于
转录活化状态，而低乙酰化的组蛋白位于非转录活
性的区域。组蛋白H3/H4的乙酰化和H3K9的甲基
化可引起更为开放的染色质结构，使转录因子更易
接近[7]。组蛋白取代鱼精蛋白的过程与核膜的形成
和父源基因组去甲基化同步，父源DNA的进行性去
甲基化又伴随着组蛋白的修饰、卵母细胞特有的组
蛋白H1oo的丢失和非组蛋白的募集。在有丝分裂
末期到来时，着丝粒复合体组成蛋白中的着丝粒蛋
白A和B组装到DNA上。在主动去甲基化完成时，
随着 S期的开始，转录因子(如：TATA盒蛋白和
Sp1)将结合到DNA上为转录作准备[8]。
1.2　DNA甲基化(DNA methylation)　DNA甲基化是
最常见的表观遗传学现象，在甲基转移酶(Dnmts)
作用下，将甲基加在 DNA分子的碱基上。常见的
DNA甲基化发生在胞嘧啶第5位碳原子和甲基间共
价结合，胞嘧啶被修饰为 5甲基胞嘧啶(5mC)。与
433第3期 马康目，等：细胞核重编程对克隆的影响
DNA甲基化相反的是DNA去甲基化，就是 5甲基
胞嘧啶被胞嘧啶代替的过程。去甲基化一般分为主
动去甲基化和被动去甲基化(又称复制相关去甲基化)
两种方式，主动去甲基化是在去甲基化酶作用下利
用核苷酸切除和连接步骤而进行的核苷酸替代过
程；而被动去甲基化是由于 DNA复制而造成甲基
化的丢失，可能是通过对核中Dnmt的清除来实现
的。在哺乳动物早期胚胎的发育过程中，基因组甲
基化状态有很大的变化[9]。在雌雄配子中的DNA甲
基化程度很高，受精后的早期胚胎发育中，在新合
成的DNA上不能维持原有的甲基化，使整个DNA
甲基化程度出现阶梯式下降。雄原核中父源DNA在
结合组蛋白后迅速发生主动去甲基化，这种去甲基
化一般在父源DNA复制开始前完成。在快速父源染
色体基因组范围去甲基化之后，出现缓慢的被动去
甲基化[10]。父源DNA去甲基化的机制还不清楚，可
能与卵细胞质中某些因子有关，它们能诱导DNA去
甲基化而使父源基因发生重编程。雌原核中母源
DNA在后续的分裂中被动去甲基化。早期胚胎发育
中，在桑椹期甲基化程度降到最低点，到囊胚期早
期多数基因已经完成去甲基化，但基因组中仍保留
一些甲基化区域，如印记基因、着丝粒卫星等[11]。
在DNA甲基化程度到最低点后，从桑椹期(牛)或囊
胚期(鼠)开始又出现DNA重新甲基化，重新甲基化
与胚胎时期第一次分化事件同步，产生内细胞团和
滋养层的两个细胞系，其中内细胞团和滋养层细胞
发生有差异的甲基化[12]。Yang 等[13]将正常早期胚胎
和克隆胚胎发育过程中的DNA甲基化总结成一个示
意图(图 1)，形象地反映了这种DNA甲基化变化过程。
1.3　基因组印记　基因组印记 (genomic imprinting)
或基因印记(gene imprinting)，是指亲代起源的等位
基因选择性的表达，即来自父方或母方的等位基因
在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰，使后
代仅仅表达父源或母源等位基因的一种。基因组印
记的机制目前还不清楚，但与 DNA甲基化密切相
关。小鼠和人体中有 100多个印记基因，其中 80%
成簇，受位于同一链上的印记控制区位点调控，这
些位点是甲基化的直接目标，来自双亲的两个等位
基因之一的印记控制区会被甲基化，配子形成过程
中印记控制区附近的序列和非组蛋白都参与了这种
图1 在正常早期胚胎和克隆胚胎发育过程中的DNA甲基化变化[13]
A：在小鼠中，生发泡的 DNA甲基化随卵母细胞的增大而增多。受精后，父源基因组(实线)DNA主动去甲基化以及母源
基因组(虚线)DNA被动去甲基化。重新甲基化在囊胚阶段发生，并且内细胞团和滋养层有着差异甲基化。在克隆胚胎中(粗
线)，DN A去甲基化发生在囊胚阶段前，在核移植后但在重新甲基化前，并且存在滋养层的甲基化异常(超甲基化)。
B：在牛中同样存在父源 DNA的主动去甲基化与母源 DNA的被动去甲基化，并随后在 8-到 16-细胞期时重新甲基化。在
克隆胚胎仅在 4 - 细胞期就发生“早熟”的重新甲基化，并且滋养层超甲基化。
434 生命科学 第20卷
特异性甲基化。对印记的进化有许多假说，最受认
同的是它反映了父源和母源基因不同的利益关注，
包括在怀孕期间母亲和后代之间对母亲资源的竞
争，即基因抗争理论[14]。这一理论的基础是很多
印记基因是在哺乳动物的胚胎或胎盘中起作用的，
一些重要的印记基因仅在胎盘中显示出对某一特定
亲源基因的表达，然而在胚胎细胞系中两个等位基
因均表达。印记基因等位基因的显著表达形式可以
早在 2- 细胞期就建立起来，在囊胚阶段，可以观
察到许多印记基因的单个等位基因表达，即在发育
早期全基因组的DNA甲基化的重新建立后发生[15]。
受精的胚胎含有甲基化DNA，其中一些位于印记基
因上，而大多数的甲基化位于非印记序列。在早期
胚胎发育过程中进行非印记基因序列的去甲基化，
但印记基因不受这种去甲基化的影响，印记基因也
不参与全基因组的重新甲基化。在小鼠和人的胚胎
中发现，卵母细胞特有Dnmt1(Dnmt1o)被认为在维
持印记特征中起重要作用，除了八细胞期外，
Dnmt1o在植入前一直定位于胚胎细胞的细胞质中，
在八细胞期转移到细胞核中，在那里维持印记基因
的甲基化水平[16]。大部分印记基因在胎儿的生长和
发育中起着作用，尤其是对胎盘发育中的作用，印
记基因对出生后的行为和认知有一定影响，印记错
误会造成发育缺陷，也会引起疾病。
1.4　X染色体失活　在哺乳动物中，雌性个体中有
两条 X 染色体，雄性个体中只有一条，为了保持
平衡，雌性胚胎中一对X染色体中某一条被永久失
活，称为X染色体失活(X chromosome inactivation，
XCI)，使得在雌雄个体中产生等量的X染色体连锁
基因的表达。X染色体的失活和维持失活状态是通
过表观遗传修饰机制实现的。X染色体失活的选择
和启动发生在囊胚期，由 X 失活中心控制，是一
种反义转录调控模式。通过X失活中心上的多个元
件的调控，决定了两倍体基因组的一条X染色体被
选择性地保留活性，另一条失活。在 X 染色体失
活中，两个非编码基因，Xist和它的反义转录产物
Tsix起着重要作用。Tsix在保留活性的X染色体上
表达，而表达 Xist的 X染色体失活。这些基因产
物的作用有拮抗性，Tsix对Xist的转录调控起抑制
作用。Xist基因的产物是一个从X失活中心转录来
的未翻译RNA，XistRNA顺式包裹X染色体并招募
染色质修饰蛋白使得X染色体转变为异染色体，并
引发快速基因沉默。在雌性体细胞中，具有活性的
X染色体上的Xist因其启动子上高度甲基化而转录
抑制，相反，失活的X染色体上的具有转录活性的
Xist却未有此现象。相似的在体细胞中，在离Xist
下游 15kb处有一段重复序列，称之为DXPas34，在
活性X染色体上被甲基化而在失活X染色体上未被
甲基化。在Xist出现后不久，同时也有抑制性组蛋
白的修饰和多梳蛋白(polycomb protein)参与XCI的逐
渐形成，包括组蛋白H3K4去甲基化和H3K9去乙酰
化。染色体包裹后发生进一步变化，如组蛋白 H3
的低乙酰化和组蛋白H3K9、H3K20、H3K27的甲
基化[17]。XCI同样有印记效应，在小鼠研究中表
明，印记XCI在着床前的发育中发生，此时使父源
的X染色体选择性沉默。在小鼠滋养层中，X染色
体失活只发生在父源X染色体上，只有母源的X染
色体在胎盘中表达。而在内细胞团中，X染色体失
活随机发生在父源或母源X染色体上[18]。哺乳动物
染色体失活的选择完成后，染色体的活性或失活状
态将在体细胞随后的细胞分裂全过程中保持下去。
2　克隆胚胎的细胞核重编程
与正常受精胚胎一样，在克隆胚胎形成和早期
胚胎发育过程中，经历了一系列细胞核重编程变
化，各种表观遗传修饰在核移植完成后立即开始进
行。首先，体细胞必须停止自身特有基因产物的表
达；其次，供体核必须按照卵母细胞的胞质信息来
初始化一系列和发育有关的基因表达；再次，从供
体细胞继承而来的遗传特征必须从染色体中清除[19]。
重编程内容同样涉及染色质重塑、组蛋白修饰、
DNA 甲基化、印记基因表达、X 染色体的失活、
端粒长度的恢复等。与正常胚胎相比，克隆胚胎的
细胞核重编程存在不同程度的异常，但有关克隆胚
胎中不同的候选基因的重编程情况报道并不一致[20]。
在克隆过程中，在体细胞核移植至成熟卵母细
胞胞质后不久，体细胞H1组蛋白被卵母细胞特有
的 H1oo取代，随后发生核膜破裂、染色体聚集，
卵母细胞开始活化，组合的染色体完成类似减数分
裂，细胞内出现两个与正常受精胚胎形态相似的原
核。从 2-细胞到 4-细胞阶段，体细胞的 H1组蛋
白重新出现并取代H1oo。尽管克隆胚的两个原核与
正常受精胚的原核在形态上相似，但两者还是有区
别的。正常受精卵将父源和母源的染色体分别安排
在雄原核和雌原核中，两原核在表观遗传修饰上存
在差异，但克隆胚的两个原核中不同起源染色体是
随机分离的，也可能不存在像正常受精卵中两原核
的表观遗传修饰差异，这种区别对克隆有多大影响
还不清楚。哺乳动物卵母细胞中组蛋白去乙酰化酶
处于非常低的表达水平，有利于保持组蛋白的乙酰
化状态和与组蛋白结合基因的转录活化状态，这对
435第3期 马康目，等：细胞核重编程对克隆的影响
正常受精卵没有影响，因为雌雄原核中的基因在第
一个细胞周期期间处于基因表达沉默状态，但这种
卵母细胞组蛋白去乙酰化酶低水平会造成克隆胚的
两个原核中继续维持细胞特异基因的转录活化状
态，可能不利于细胞核重编程过程，即不利于停止
供体核本身基因表达程序和重启胚胎化基因表达程
序[21]。但是，卵母细胞又高水平表达组蛋白乙酰基
转移酶HAT1，有利于染色体重构和沉默基因的活
化，如有利于早期多能基因Oct4的活化，这对DNA
甲基化和染色体重构是必需的。克隆胚中组蛋白乙
酰化状态是否有变化已有一些报道，一些研究结果
认为克隆胚胎组蛋白乙酰化存在异常[22]，但这些变
化是否影响克隆胚胎的正常细胞核重编程过程还有
待进一步研究。
不少研究表明，与正常受精胚胎相比，克隆
胚胎出现DNA甲基化异常[23]。体细胞基因组在核移
植后不容易受卵母细胞去甲基化活性的影响，使其
DNA甲基化水平仍然接近于体细胞而明显高于正常
胚胎的水平[24]。克隆胚胎的 DNA甲基化异常，不
仅表现在被动甲基化程度减少，而且DNA重新甲基
化的发生也比正常胚胎早，在 4-细胞期就己开始。
克隆牛和羊囊胚的DNA甲基化和组蛋白乙酰化与正
常胚胎相比有很高比例的异常[25]，但有关克隆胚胎
中不同基因的重编程情况报道并不一致，如有报道
认为在克隆鼠和牛的囊胚期，内细胞团细胞的DNA
甲基化相对正常，而滋养层细胞显示DNA异常的超
甲基化 [ 26 ]。
在克隆胚胎中，印记基因的甲基化常常受到干
扰，结果导致克隆胚胎中存在着广泛的印记基因甲
基化异常[27]。克隆鼠常出现胎鼠和胎盘的过度生
长，通过对胰岛素样生长因子 2基因(Igf2)和胰岛素
样生长因子 2受体基因(Igf2r)等多种印记基因的检
测，发现异常胎鼠多种组织和巨大胎盘中有多种印
记基因表达异常，有些印记基因表达减少，另一些
则表达增加[28]。克隆牛中也发现类似情况，在死亡
幼崽各种组织中 Igf2、Igf2r等印记基因表达异常，
而在存活的克隆牛中除了在肌肉中 Igf2表达异常
外，其余组织中印记基因表达基本正常[29]。这些研
究结果都表明印记基因表达异常可能与克隆过程中
供体细胞核重编程不完全有关，而这些异常可能是
导致克隆动物幼崽死亡率高的原因之一。
在克隆胚胎中，雌性供体核的两条X染色体中
一条是通过表观遗传修饰而失活的，在体细胞核移
植过程中是否会使两条X染色体的表观遗传修饰差
异复原，有不少研究。早期研究表明，在体细胞
核移植后，雌性供体核中失活的一条X染色体被重
新激活，然后在克隆胚胎的内细胞团细胞中发生X
染色体随机失活，而滋养层细胞中供体核的表观遗
传信息继续存留，导至原先在供体核中失活的染色
体优先失活；如果用雌性胚胎干细胞作为供体核，
则在内细胞团和滋养层细胞中都出现X染色体随机
失活。这表明在克隆过程中，原先的表观遗传修饰
是可以去除的，而随后在任何一条X染色体上重建
表观遗传修饰[30,31]。另一些研究指出在克隆胚胎中
X染色体上表观遗传修饰的重建是不完全的，一些
细胞成功地完成X染色体失活，而另一些细胞则没
有完成，而且在滋养层细胞和胎盘中也往往看不到
印记X染色体失活，表明在克隆胚胎中会出现X染
色体表观遗传修饰的异常[32]。
3　细胞核重编程对克隆的影响
动物的克隆胚胎，多数不能存活到出生，流
产率和出生后死亡率很高，幼崽也往往有很多病理
缺陷。多数研究者认为克隆动物存在的诸多问题与
体细胞核移植后供体核重编程不完全，导致与胚胎
发育相关的基因表达异常有关[33,34]。上述研究结果
也清楚表明在克隆动物的囊胚中出现基因组表观遗
传修饰异常的比例很高，包括组蛋白修饰、DNA
甲基化、印记基因表达、X 染色体失活等，都出
现不同程度的异常。这种克隆胚胎细胞核重编程的
异常必然会对克隆产生重要影响，为此，近年来不
少学者围绕这一问题展开了讨论，并对人类治疗性
克隆的前景提出了不同的看法。
3.1　细胞核重编程对和生殖性克隆的影响　将SCNT
获得的囊胚，植入代孕雌性动物子宫，让其发育成
新的个体，新个体的DNA与供核个体完全一致，称
为生殖性克隆。人类的生殖性克隆即克隆人是违反
伦理的，是不允许的。因此，生殖性克隆主要用于
克隆动物，自多利羊克隆成功后，动物的生殖性克
隆发展很快，己经有羊、牛、小鼠、猪、兔等多
种动物克隆成功。动物的生殖性克隆在保存濒临灭
绝的动物、异体器官移植、动物肉制品和奶制品生
产等方面都有着很好的应用前景。但是，目前克隆
动物胚胎发育到囊胚期的效率不高，多数克隆胚胎
在着床后死亡，那些存活到足月的幼崽经常具有缺
陷，约 30%—70%的克隆动物在出生一周内死亡[35]。
在克隆胚胎和幼崽中的病理缺陷主要有幼崽和胎盘的
巨大和水肿、尿囊肿大和羊水过多、器官大小不正
常、呼吸系统病变等[36]。克隆动物的这些异常变
化，与前述克隆胚胎细胞核重编程的异常是一致
的，说明克隆胚胎细胞核重编程的异常是造成动物
436 生命科学 第20卷
生殖性克隆效率低下以及克隆动物高流产率、高死亡
率的关键因素，从而严重制约了动物克隆的发展。
3.2　细胞核重编程对治疗性克隆的影响　SCNT产
生的胚胎发育至囊胚期，把其内细胞团细胞在体外
合适的条件下培养可以建立 ntESCs，如果将人的
ntESCs通过适当的方法诱导其定向分化，最终培养
成为患者特异的人体细胞团、组织或器官用于医学
替代治疗，称为治疗性克隆。由于 SCNT后细胞核
重编程出现表观遗传修饰的种种异常，人们对
ntESCs的应用前景提出了不同的看法。
一种观点认为 SCNT后重编程异常必然会导致
ntESCs的不正常。尽管这些胚胎干细胞同样具有多
能性和有分化成各种具有不同类型细胞的能力，分
化后的各种细胞也具有其特有的形态和免疫标志，
但是这些细胞可能不具有完全正常的功能。因此，
将 ntESCs分化而来的细胞、组织、器官移植到人
体后不一定会进行正常水平的基因表达。为此，持
这种观点的人认为，目前谈论治疗性克隆的美好前
景可能还为时过早，必须寻找新的研究途径：一种
途径是进一步弄清正常胚胎和克隆胚胎的细胞核重编
程规律，以便将来能设计出一套表观遗传修饰干预
的方法，帮助 SCNT后的细胞核重编程回归正常，
希望能发展一种“表观遗传修饰工程”(epigenetic
engineering)使治疗性克隆真正成为可能[37]。还有一种
途径是不通过 SCNT，直接诱导体细胞重编程，使
其成为多能干细胞，即所谓诱导多能干细胞(induced
pluripotent stem cells)。2006年，日本学者报道了将
胚鼠和成年鼠的成纤维细胞诱导成多能干细胞[38]，
最近，美国和日本两个实验室分别报道了采用逆转
录病毒载体，把一组基因转入人皮肤成纤维细胞，
将其诱导成多能干细胞的研究成果[39,40]。美国实验室
将Oct4、Nanog、Sox2、Lin28四个基因转入新生
儿阴茎包皮成纤维细胞，而日本学者将 Oct3 / 4、
Sox2、c-Myc、Klf4四个基因转入成人脸部皮肤成
纤维细胞。两者都成功地把人的体细胞改造成多能
干细胞。这种多能干细胞在功能上类似胚胎干细
胞，可以诱导成人体组织与器官，有望用于再生医
学的替代治疗。这种方法比用 S C N T 技术获得
ntESCs要简单得多，而且又避开了使用人类胚胎的
伦理问题，为干细胞医学应用开辟了一条新的途
径。为此，有“多利羊之父”之称的英国爱丁堡
大学 Ian Wilmut教授决定放弃 ntESCs研究，并认
为诱导多能干细胞才是未来的研究方向；但是，这
种诱导多能干细胞技术还存在着安全性的问题，逆
转录病毒可能会使基因产生突变，有造成癌变的潜
在危险，因此到真正实用还有相当长的路要走。
另一种观点认为 SCNT后的细胞核重编程异常
主要发生在滋养层细胞，而与ntESCs直接相关的内
细胞团细胞的核重编程相对正常，因此，克隆胚胎
细胞核重编程异常主要影响动物的生殖性克隆，而从
内细胞团获取的 ntESCs可能具有相对正常的功能[13]。
对鼠ntESCs的一些研究结果也支持这种观点，有实
验表明，鼠 ntESCs与 ESCs有相似的生物学功能，
能在活体内分化成有功能的各种胚胎组织[41-43]。持这
一观点的学者认为，既然 ntESCs的功能基本正常，
那么就应该沿着这条路线继续走下去，进一步研究
灵长类动物和人的 ntESCs，治疗性克隆的前景还是
看好的。最近，美国科学家成功克隆了猕猴胚胎，
并提取了两个ntESCs系，这是首次完成对灵长类动
物的克隆[44]。从小鼠到灵长类的猕猴，是克隆技术
的一大突破，对进一步研究人的ntESCs和治疗性克
隆是一个很大的鼓舞。但是，获得灵长类动物和人
的 ntESCs还有很多困难，主要是克隆效率非常低。
在这次克隆猕猴实验中，使用了来自 14只母猴的
300多个卵，最终只获得两个 ntESCs系，成功率
仅 0.7%。如果用同样技术获取人类 ntESCs，最大
的难题是如何获得如此大量的卵母细胞，不仅是技
术问题，还涉及伦理和法律问题，这些都是治疗性
克隆研究必需面对的挑战。
[参　考　文　献]
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