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李子义:一个克隆技术耕耘者的脚步

来源:中国科技财富
摘要:这一经过改造的卵细胞分裂、增殖形成胚胎,再被植入另一只母羊子宫内,随着母羊的成功分娩,“多莉”来到了世界,这是世界上第一只克隆绵羊。倾心科研事业天道自然酬勤随着人类科学技术的发展,生活水平的提高,人口增长速度随之剧增,为了解决环境生态问题以及能源危机,寻找发展新型的资源成为人类发展的必由之路。生物......

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  1996年7月5日,一只名叫“多莉”的(Dolly)小绵羊来到这个世界上,世界舆论为之哗然,无数科学家都为之欢呼,因为这是一只非比寻常的绵羊,“多莉”的特别之处在于它的生命的诞生没有精子的参与。研究人员先将一个绵羊卵细胞中的遗传物质吸出去,使其变成空壳,然后从一只6岁的母羊身上取出一个乳腺细胞,将其中的遗传物质注入卵细胞空壳中。这样就得到了一个含有新的遗传物质但却没有受过精的卵细胞。这一经过改造的卵细胞分裂、增殖形成胚胎,再被植入另一只母羊子宫内,随着母羊的成功分娩,“多莉”来到了世界,这是世界上第一只克隆绵羊。



  倾心科研事业  天道自然酬勤



  随着人类科学技术的发展,生活水平的提高,人口增长速度随之剧增,为了解决环境生态问题以及能源危机,寻找发展新型的资源成为人类发展的必由之路。其中,生物工程的应用领域非常广泛,它必将对人类社会的政治、经济、军事和生活等方面产生巨大的影响,为世界面临的资源、环境和人类健康等问题的解决提供美好的前景。生物工程包括四大工程,基因工程、酶工程、蛋白质工程、细胞工程,其中基因工程(也就是克隆技术)在人类史上具有尤为重要的意义。



  作为新世纪的尖端科学,克隆技术从它诞生的那一刻起就吸引了众多世人的目光,作为世界最大的发展中国家,中国也一直在致力于前沿科学的研究。吉林大学畜牧兽医学院教授、博士生导师、动物克隆专家李子义,就一直致力于克隆技术的研究,并在中国得到前所未有的关注而且硕果累累。李子义自1983年留原解放军兽医大学(现吉林大学农学部畜牧兽医学院)任教,主要从事动物组织学与胚胎学的教学及动物早期胚胎发育机理和动物胚胎生物工程方面的研究工作。主要承担动物医学、动物科学、生物技术、兽医公共卫生检验等专业本科生理论课与实验课的教学工作,以及硕士和博士研究生发育生物学、动物学进展、英语科技论文写作等课程的教学工作。



  1999年3月,李子义远离妻子和孩子只身踏上了赴美留学的路途。初到美国爱荷华大学医学院解剖学与细胞生物学系John  Engelhard教授实验室从事博士后研究的日子里,他感到一切都很新鲜,一切又都很陌生。尽管Engelhard实验室从事分子生物学实验的条件和仪器非常先进,但Engelhard教授交给他的工作却是组建转基因克隆雪貂课题组,尽快建立雪貂体细胞克隆的操作程序,而他所要做的第一项工作是要购买用于胚胎显微操作所需的仪器设备。



  三个月后,当看到所购买的仪器设备陆续到达并调试安装后,李子义暗下决心一定要做出点成绩来。在美国爱荷华大学从事博士后研究工作近8年的时间,他对国外高校在管理、科学研究等方面的先进经验有了全面的了解,并深深地认识到了国内的差距。他深深知道,一个科学工作者要想出成果,要想达到很高的学术造诣,必须要勤奋,这是科学研究的一个必然规律。李子义把所有的时间几乎都用在了科学研究上,无论是周末还是节假日他从不休息,“工作”几乎成了他生活的全部内容。另外,李子义具有很强烈的创新精神,他善于发现问题,然后就是努力地去解决问题,并且,李子义并不仅仅从一条思路研究,他总是试图从各个角度去探索、完善并找出最佳的解决方案。



  2006  年李子义承担的美国  NIH  研究课题——应用胚胎克隆技术生产具有肺纤维化囊肿的雪貂动物模型,获得突破性进展,在国际上首次获得两只应用成年雪貂体细胞为细胞核供体的克隆雪貂,使他从事的雪貂体细胞克隆技术的研究达到国际先进水平。为了利用雪貂这一动物建立人类肺纤维化囊肿(CF)疾病的动物模型,他查阅了有关雪貂生殖生理方面当时仅有的少的可怜的报道,着手系统地研究了雪貂体细胞克隆的各项技术指标,即从雪貂的超数排卵、胚胎体外培养和胚胎移植,到雪貂卵母细胞的体外成熟和活化,从供核体细胞的细胞系的建立以及周期的确定,到克隆胚胎构建方法的研究,直到在国际上首次获得两只体细胞克隆雪貂和转CF基因克隆雪貂,创立了雪貂体细胞克隆的操作程序,为应用克隆技术生产转基因雪貂用于人类疾病动物模型的建立奠定了坚实的基础,论文已发表在国际著名期刊《发育生物学》。



  立足自主创新  实现强国之梦



  李子义在读博士后期间,由于成绩斐然,研究成果丰硕,于2002年在美国爱荷华大学任助理研究科学家,被美国政府授予绿卡,获得在美国的永久居住权,但是李子义心里挂念的是自己的祖国。2006年9月李子义婉言谢绝了爱荷华大学John  Engelhard教授的诚恳挽留,毅然放弃了美国的优越生活条件和工作条件,携家人回到了中国。李子义依照吉林大学学术带头人人才引进计划,在吉林大学畜牧兽医学院担任教授、博士生导师、基础兽医学科学术带头人等工作。



  回国后,李子义在国家转基因生物新品种培育重大专项和吉林大学基本科研业务费的资助下,通过他不懈的努力获得丰硕的收获。李子义先后承担了国家自然科学基金项目、国家重点基础研究发展计划(973计划)项目、国家转基因重大专项和国家科技支撑计划等项目,获得研究经费1500万元。同时,组建了一个优秀的“基因修饰克隆动物”创新团队,并申报吉林大学创新团队获得批准。该创新团队已获得国家转基因生物新品种培育重大专项——猪、羊抗病育种,猪、牛品质改善等课题1100万的研究经费。



  李子义带领团队充分利用分子生物学技术,经过两年时间的协作攻关,将牛奶蛋白中编码赖氨酸基因片段转入“雌性黑白花奶牛”胎儿成纤维细胞内,以雌体细胞为细胞核供体,通过体细胞核移植技术制备克隆胚胎,再将克隆胚胎移植到西门塔尔杂交母牛(黄白花)代孕母牛体内。受体牛怀孕276天后,于2011年8月6日在吉林大学奶牛繁育基地顺利产下一头雌性转基因克隆牛犊(黑白花),由于这头牛是阴历七月初七中国传统节日--七夕情人节这一天出生的,故起名叫“织女”,出生时体重为31.5公斤,健康活泼;经初步检测,体内携带所转入赖氨酸基因。



  这是世界上首次利用转基因技术和体细胞核移植技术获得的赖氨酸转基因克隆牛,这也标志着我国转基因技术与克隆技术完美结合的又一次重大突破。李子义介绍说,牛奶蛋白是牛奶中本来就存在的物质,将牛奶蛋白中的赖氨酸基因转入,不但赖氨酸含量高而且是水溶性蛋白,利于人体吸收。谷物是我国人民的传统主食,但是谷物的赖氨酸含量普遍较低,所以饮食中缺乏赖氨酸的情况是比较常见的。牛奶中蛋白质、碳水化合物、钙、铁以及维生素等含量高,但是赖氨酸含量比较低,而这项成果可使牛奶中的赖氨酸含量大幅提高,预计赖氨酸水平要比一般牛奶高30%,使牛奶的成分更加完美。



  李子义表示,高赖氨酸牛奶要投入市场,估计还需10年左右的时间。这10年时间要完成两项工作,一是生物安全评价工作,二是高赖氨酸奶牛的扩繁工作,培育出雄性转基因公牛,转基因的公牛和母牛交配得到更多的高赖氨酸转基因奶牛,获得转基因奶牛种群,从更大规模上去检测牛奶的安全性。对于高赖氨酸牛奶成本和市场前景,李子义说:“转基因奶牛的饲养成本与普通奶牛一样,先期的研发成本伴随着转基因克隆牛群体的扩大会逐渐摊薄,通过与牛奶生产企业合作,高赖氨酸牛奶是非常具有市场前景的。”



  结语



  克隆技术被誉为“一座挖掘不尽的金矿”,它在生产实践上具有重要的意义,潜在的经济价值十分巨大。李子义深知在当今世界,科技是第一生产力,科技的发展带动着国家实力的发展,他希望学成回国把在国外学到的知识和技能奉献给养育他的祖国,他在短短的回国五年的时间里,也是这样一步一步地实践着自己的诺言。他既要手把手的教研究生如何进行实验操作,又要没日没夜赶写申报课题材料,同时还承担着本科生和研究生的教学工作。李子义向着自己的梦想追逐着,我们看到了一个克隆技术工作者的脚步在稳步地前行。
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