現在連機器人都學會了克隆技術。近日，全球首例由機器人操刀的克隆豬在天津誕生，這一批成活的13頭小豬均由豬的體細胞克隆而成，個個都是精挑細選的優良品種。

　　這項研究來自南開大學機器人所趙新教授領導的跨學科研究團隊。2002年，南開大學機器人所研發出“面向生物醫學工程的微操作機器人係統”，獲國家技術發明二等獎。時隔15年，在天津市畜牧獸醫研究所的支援下，微操作機器人係統再次取得重大突破，在世界上第一次成功實現機器人操刀克隆豬。

　　“克隆”這個詞風靡全球，不得不感謝21年前一只名叫多莉的綿羊。1996年她登上《自然》雜志，成為全世界最著名的小綿羊，讓人類第一次見到活生生的哺乳動物被成功克隆出來。隨後，全世界掀起了一股“克隆熱”，不斷有人宣告克隆牛、克隆豬，甚至克隆貓的成功，當然，也引發了各種各樣的爭議和思考。

　　如今，體細胞克隆已經成為改良生物品種的經典方法之一，克隆出的後代與體細胞供體的基因完全一樣，也就是説，和父母一樣品質優良。

　　克隆豬的過程非常復雜，成功率非常低。如果用最簡單的話來描述這個艱巨的工程，大致可分三步：首先取得一個優良品種的體細胞和一個普通母豬的卵母細胞，第二步將卵母細胞核去除並注入優良品種的體細胞核，第三步注入代孕母豬體內直至産下幼仔。

　　機器人做的是第二步，也是最為復雜的關鍵步驟。趙新介紹，無論是人工操作，還是機器人微操作，體細胞克隆技術的關鍵難點在于，如何最大限度地減少對細胞的傷害。

　　在整個過程中，細胞核的抽取和注入，是難度最大的環節。“以往人工在顯微鏡下操作，需要反覆調節目鏡的位置，同時憑借個人多年的經驗和技術，完成細胞核的‘取’和‘放’。”趙新説，人工操作畢竟存在穩定性不強、技術人員水準有差異等問題，“機器人在這些方面有很大優勢。”

　　南開大學研究團隊研制出具有可視化、微創化、定點化、定量化功能，集檢測分析與操作于一體的原位顯微分析與操作儀，這就是操刀克隆豬的機器人，在它的幫助下實現了機器人化的細胞核移植的自動化流程，包括卵母細胞撥動尋找極體、抽核和體細胞注入三部分。

　　機器人要給一個直徑只有幾微米的細胞做個大“手術”，只需1分鐘，甚至比人類更加“溫柔”。在如此微觀的世界裏，要保證精度是件很困難的事，“不僅僅是尺寸上的精度，更重要的是如何讓力度恰到好處。”趙新形象地打了個比方，如果以往人類的力度是“一記重拳”，那麼現在機器人可以做到“輕輕一推”。在電腦的控制下，機器人採用基于平衡壓模型的操作，可以精確地保證抽取細胞核的過程更加可控，“力氣不大也不小”。

　　通過分析“機器手”與細胞接觸過程中的細胞受力情況，如今機器人已經能夠實現最小力的細胞撥動與抽核，保證了細胞核移植操作過程中細胞受力最小。“手動操作撥動細胞，細胞最大變形30至40微米，經過計算後的機器人操作細胞最大變形降低至10到15微米。”

　　實驗結果證明了機器人在這方面確實更加勝任，後續細胞培養表明，與人工操作相比，基于最小力的細胞抽核操作，細胞後續發育率顯著更高。

　　數據是更加有力的證明。在體外實驗中，趙新團隊採用這套微操作平臺對53個卵母細胞進行核移植，其中11個重構胚發育成為囊胚，這是克隆成功的標誌，發育率達到21%，“此前體細胞克隆的囊胚率始終維持在10%左右。”

　　為了讓這項技術“開花結果”，南開大學科研團隊將該核移植方法應用于整個克隆豬流程，先後完成了數千例核移植操作來驗證方法的有效性。2017年1月初，分四批完成了510例核移植操作，並將這510枚克隆胚胎移植到6頭母豬體內。最終，兩頭母豬順利受孕，並分別産下7只和6只健康的克隆豬。

　　這幾天，這些由機器人自動化“操刀”成功克隆出的小豬， 拿到了“親子鑒定”報告，結果顯示，13頭克隆小豬與“代孕”母親無血緣關係，僅與供體細胞存在“親子關係”。

　　作為最復雜的微操作之一，體細胞克隆技術向前發展必然要遇到如何實現産業化的問題，那麼機器人在整個過程中顯得尤為重要，“通過機器人化體細胞核移植操作，提高後續細胞培養成功率，進而提高整個體細胞克隆技術的成功率。”

　　目前，該項目獲得國家重大科研儀器研制專項、“863”計劃先進制造領域、天津市智能機器人重大科技專項支援。

　　“我們的研究第一次從細胞的發育角度指導微操作，通過細胞受力將微操作過程與細胞發育結果建立聯繫。”趙新説，這套方法的推廣可進一步提高微操作技術對整體生物過程的貢獻。可以預見，在輔助生育、動植物品種改良以及大眾醫療、家畜生産等領域具有很好的應用前景。

　　克隆技術給了人類更廣闊的想像空間和無限的可能性，在全世界范圍內關于技術與倫理的爭論也一直在進行。“關于克隆的研究永無止境。”趙新説，“人類對于世界，未知永遠比已知更多。”

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責任編輯： 田穎