（要闻）世界首批由机器人“操刀”的克隆猪诞生

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现在连机器人都学会了克隆技术。最近，世界上第一只由机器人操作的克隆猪在天津诞生了。存活的13头仔猪全部是从猪的体细胞中克隆出来的，都是经过精心挑选的优良品种。

本研究来自南开大学机器人研究所赵鑫教授领导的跨学科研究团队。2002年，南开大学机器人研究所开发的“生物医学工程微操作机器人系统”获国家技术发明二等奖。时隔15年，在天津畜牧兽医研究所的支持下，微操作机器人系统再次取得重大突破，这是世界上第一次机器人成功克隆猪。

“克隆”这个词风靡全球，我不得不感谢21年前一只名叫多莉的羊。1996年，她出现在《自然》杂志上，成为世界上最著名的小绵羊，这让人类第一次看到了成功克隆的活体哺乳动物。此后，世界各地掀起了“克隆热”，人们不断宣布克隆牛、猪甚至猫的成功。当然也引起了各种争议和反思。

如今，体细胞克隆已经成为改良生物品种的经典方法之一。克隆出的后代与体细胞供体具有完全相同的基因，即与父母具有相同的品质。

克隆猪的过程非常复杂，成功率非常低。如果用最简单的话来描述这个艰巨的工程，大致可以分为三个步骤:第一，获得一个优良品种的体细胞和一个普通母猪的卵母细胞；其次，取出卵母细胞并将其注射到优良品种的体细胞中；第三，将它们注射到代孕母猪体内，直到它们产下幼崽。

机器人做的是第二步，也是最复杂的关键一步。赵鑫介绍说，体细胞克隆技术的关键难点，无论是人工操作还是机器人微操作，都是如何将对细胞的损伤降到最低。

在整个过程中，髓核的提取和注射是最困难的环节。“过去，显微镜下的手动操作需要反复调整目镜的位置。与此同时，凭借多年的个人经验和技术，细胞核被‘取走’和‘释放’。”赵鑫说，毕竟人工操作存在稳定性差、技术人员水平参差不齐等问题。"机器人在这些方面有很大的优势."

南开大学研究团队开发了集检测、分析、操作于一体的可视化、微创、定点、定量功能的原位微量分析操作仪。这是一个克隆猪的机器人。在它的帮助下，实现了机器人核移植的自动化过程，包括卵母细胞移动寻找极体、细胞核提取和体细胞注射三个部分。

机器人只需要一分钟就可以对一个直径只有几微米的细胞进行大的“手术”，甚至比人类还要“温柔”。在这样一个微观世界里，很难保证准确性。“不仅仅是尺寸的准确性，更重要的是，如何让力度恰到好处。”赵鑫形象地打了个比方。如果人类的努力在过去是“一记重拳”，现在机器人可以“轻推”。机器人在计算机的控制下，采用基于平衡压力模型的操作，可以准确保证提取细胞核的过程更加可控，“力度不太大也不太小”。

通过分析“机器人手”与细胞接触过程中细胞的应力，机器人已经能够实现细胞拨出和细胞核提取的最小力，保证了细胞核移植操作过程中细胞的最小应力。“手动操作细胞，细胞最大变形30到40微米。经过计算，机器人操作单元的最大变形减小到10到15微米。”

实验结果证明机器人在这方面更有能力。后续的细胞培养表明，与人工操作相比，基于最小力操作的后续细胞发育率明显更高。

数据是更有力的证明。在体外实验中，赵鑫的团队利用这个微操作平台对53个卵母细胞进行了核移植，其中11个重构胚发育成囊胚，这是克隆成功的标志，发育率达到21%。"体细胞克隆的囊胚率一直保持在10%左右."

为了使这项技术“开花结果”，南开大学的研究团队将这种核移植方法应用到克隆猪的整个过程中，先后完成了数千次核移植手术，验证了该方法的有效性。2017年1月初，分4批完成510次核移植手术，将这510个克隆胚胎移植给6头母猪。最后，两头母猪成功受孕，分别产下7头和6头健康的克隆猪。

这几天这些机器人自动化克隆成功的小猪都获得了“亲子鉴定”的报告。结果表明，13头克隆仔猪与代孕妈妈没有血缘关系，只与供体细胞有“亲子关系”。

作为最复杂的微操作之一，体细胞克隆技术的发展必然会遇到如何实现产业化的问题，因此机器人在整个过程中显得尤为重要。“通过机器人体细胞核移植手术，将提高后续细胞培养的成功率，进而提高整体体细胞克隆技术的成功率。”

该项目目前得到国家重大科研仪器研究项目、“863”计划先进制造领域和天津智能机器人重大科技项目的支持。

“我们的研究首次从细胞发育的角度指导微操作，通过细胞应激建立微操作过程与细胞发育结果的关系。”赵鑫表示，这种方法的推广可以进一步提高微操作技术对整个生物过程的贡献。可以预见，它在辅助生殖、动植物品种改良、大众医疗、畜牧生产等领域具有良好的应用前景。

克隆技术给了人类更广阔的想象力和无限的可能性，关于技术和伦理的争论一直在世界各地进行。"对克隆的研究永无止境."赵信说:“人类对世界的了解总是比他们知道的要多。”