生豬產(chǎn)業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)的重要組成部分，其發(fā)展對(duì)保障國(guó)家糧食安全、器官移植等具有重要意義。隨著社會(huì)對(duì)豬肉品質(zhì)與生產(chǎn)效率的要求日益提升，傳統(tǒng)育種技術(shù)已難以契合市場(chǎng)需求。豬體細(xì)胞核移植技術(shù)作為一種先進(jìn)的生物技術(shù)手段，為生豬產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了新的思路和方法。通過(guò)該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良種豬的快速擴(kuò)繁、基因修飾豬的高效構(gòu)建以及瀕危豬種的保護(hù)。

1 體細(xì)胞核移植技術(shù)

體細(xì)胞核移植技術(shù)（克隆技術(shù)）是一種將已分化的體細(xì)胞重新編程培育出全能胚胎的先進(jìn)繁殖技術(shù)。其核心流程包括對(duì)成熟卵母細(xì)胞進(jìn)行去核處理，隨后將供體細(xì)胞的細(xì)胞核注入其中，經(jīng)融合形成新的重構(gòu)胚，再將重構(gòu)胚移植到母體，最終發(fā)育成完整的新生命體（見(jiàn)圖1)。自1997年世界首例體細(xì)胞核移植后代“多莉”綿羊克隆成功后，小鼠、牛、山羊等動(dòng)物的體細(xì)胞核移植技術(shù)也相繼取得突破。目前，牛胚胎已能連續(xù)克隆至第七代，山羊胚胎可連續(xù)克隆5代。然而，豬體細(xì)胞克隆效率相對(duì)較低，克隆豬平均出生率僅約1%，新生克隆豬死亡率高達(dá)30%以上，這一現(xiàn)狀制約了該技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，克隆胚胎重編程機(jī)制逐步被揭示，諸多學(xué)者嘗試改良克隆技術(shù)的操作程序或糾正異常表觀遺傳修飾來(lái)提高克隆胚胎發(fā)育率，進(jìn)一步提升克隆效率。

圖1 體細(xì)胞核移植技術(shù)流程

2 豬體細(xì)胞核移植技術(shù)的用途

傳統(tǒng)育種技術(shù)存在周期長(zhǎng)、遺傳改良效率低的弊端，逆轉(zhuǎn)錄病毒載體法、原核顯微注射法等技術(shù)在轉(zhuǎn)基因豬制作方面效果也不理想。而SCNT技術(shù)的應(yīng)用為快速繁殖優(yōu)良種豬、構(gòu)建基因編輯模型及解決人類(lèi)器官短缺問(wèn)題提供了新途徑，是構(gòu)建基因修飾豬的主要運(yùn)用方法。由于豬的器官大小、免疫系統(tǒng)等與人類(lèi)器官具有相似性，因此將豬運(yùn)用于構(gòu)建生物醫(yī)學(xué)模型是具有科學(xué)依據(jù)的。據(jù)2025年最新報(bào)道，湖南省首例體細(xì)胞克隆沙子嶺豬誕生，利用沙子嶺豬胰島細(xì)胞移植治療糖尿病的成功率達(dá)到95.45%。此外，因豬具有基因多樣性豐富等優(yōu)勢(shì)特征，便于人們進(jìn)行定向選育，滿(mǎn)足人類(lèi)的需要。此外，豬SCNT技術(shù)還可應(yīng)用于保護(hù)瀕危物種、復(fù)制伴侶多種目標(biāo)。

3 國(guó)內(nèi)外豬體細(xì)胞核移植技術(shù)進(jìn)展

在國(guó)際上，1989年，Prather等首次報(bào)道了成功克隆豬的試驗(yàn)研究，將88個(gè)胚胎移植到受體母豬體內(nèi)并生長(zhǎng)發(fā)育，最終僅克隆出一頭豬，隨后Li等報(bào)道類(lèi)似的胚胎核移植成功案例。受豬卵母細(xì)胞敏感性高、人工激活效率低等因素影響，豬初期胚胎培養(yǎng)技術(shù)相較于其他動(dòng)物相對(duì)滯后。直至2000年，英國(guó)PPL醫(yī)療公司復(fù)制出了5頭克隆雌性豬仔，為之后豬的克隆技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。澳大利亞在2001年首次培育出一頭關(guān)閉GT基因的克隆豬，標(biāo)志著人類(lèi)-動(dòng)物器官移植的實(shí)際運(yùn)用逐漸展開(kāi)。2017年，英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)羅斯林研所通過(guò)基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9敲除了CD163基因的一個(gè)外顯因子，使得豬藍(lán)耳病病毒無(wú)法與其結(jié)合，進(jìn)而使豬對(duì)PRRS病毒起到免疫的效果，顯著降低養(yǎng)豬業(yè)因疫病造成的損失。該技術(shù)通過(guò)精準(zhǔn)基因編輯，既保留豬的生理功能，又阻斷病毒入侵路徑。同年，美國(guó)eGenesis公司利用CRISPR技術(shù)敲除了豬基因組中的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒基因，解決了跨物種病毒傳播風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)一步修改25個(gè)基因位點(diǎn)以降低免疫排斥反應(yīng)。2024年，日本明治大學(xué)與eGenesis合作，通過(guò)體細(xì)胞核移植技術(shù)成功克隆出用于異種移植的基因編輯豬，其器官（如腎臟）已通過(guò)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物試驗(yàn)驗(yàn)證，存活時(shí)間長(zhǎng)達(dá)758 d。2025年，美國(guó)FDA已批準(zhǔn)eGenesis公司和聯(lián)合治療公司（United Therapeutics）開(kāi)展豬腎人體移植臨床試驗(yàn)，標(biāo)志著異種移植進(jìn)入臨床階段。

從國(guó)內(nèi)來(lái)看，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)2005年以自主克隆豬的能力成功摘得中國(guó)首例體細(xì)胞克隆小香豬，中國(guó)由此成為全球第7個(gè)獲此殊榮的國(guó)家。2006年，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)采用SCNT技術(shù)成功克隆出東北民豬。2008年，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)成功克隆出的歐洲哥廷根小型豬使得我國(guó)克隆效率在國(guó)際水平上具有競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)臺(tái)灣中興大學(xué)研發(fā)“手工卵子分切復(fù)制技術(shù)”（OBCT），通過(guò)分切卵母細(xì)胞并融合供體細(xì)胞核，將克隆成本降低至傳統(tǒng)SCNT技術(shù)的1/4，顯著提高了克隆效率，并成功應(yīng)用于迷你豬擴(kuò)繁。2018年，我國(guó)研究者借助CRISPR/CAS9N系統(tǒng)基因編輯技術(shù)與體細(xì)胞核移植技術(shù)（SCNT），成功培育出克隆豬，這項(xiàng)研究為抗豬藍(lán)耳病豬的培育開(kāi)辟了新路徑。2023年，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生豬種業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成功完成了我國(guó)優(yōu)良地方豬種里岔黑豬的克隆工作，并實(shí)現(xiàn)該工作全過(guò)程所需設(shè)備和試劑的國(guó)產(chǎn)化。2024年，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)出全國(guó)首例Mx1基因編輯豬，具有抗豬藍(lán)耳病、抗豬圓環(huán)病毒病感染性能。值得關(guān)注的是，首農(nóng)股份公司生物育種中心在2024年培育出一批具有抗豬藍(lán)耳病特性的基因編輯豬，具體是通過(guò)DNA-free基因編輯技術(shù)結(jié)合SCNT技術(shù)對(duì)豬CD163蛋白受體上的病毒結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行刪除，使得該豬具有百分百抗豬藍(lán)耳病病毒的特點(diǎn)。該公司研究人員稱(chēng)，這項(xiàng)研究預(yù)計(jì)在2025年底完成全部安全性評(píng)價(jià)試驗(yàn)，最快10年左右，我國(guó)種豬場(chǎng)的豬藍(lán)耳病就可以實(shí)現(xiàn)基因編輯抗藍(lán)耳病豬技術(shù)推廣后的凈化。

4 豬體細(xì)胞核移植技術(shù)效率的影響因素

4.1 供體細(xì)胞的類(lèi)型

在核移植過(guò)程中，多種類(lèi)型的體細(xì)胞可作為供體細(xì)胞，目前至少有10種細(xì)胞已被證實(shí)具有重編程能力，其中豬胎兒成纖維細(xì)胞和豬腎成纖維細(xì)胞應(yīng)用較為廣泛，可分別從母豬孕早期胎兒和豬腎中分離獲得。體細(xì)胞的克隆效率與不同類(lèi)型供體細(xì)胞有關(guān)，如豬仔成纖維細(xì)胞的重編程能力就顯著高于成年豬成纖維細(xì)胞。

4.2 卵母細(xì)胞的質(zhì)量

優(yōu)質(zhì)卵母細(xì)胞是體細(xì)胞核移植的基礎(chǔ)，卵母細(xì)胞的質(zhì)量受體外成熟培養(yǎng)液、體外成熟體系、去核及激活方式的影響，改進(jìn)這些技術(shù)能夠顯著提高克隆的效果。Lee等建立了一種改良手工克隆技術(shù)，用1枚卵母細(xì)胞構(gòu)建1個(gè)重構(gòu)胚來(lái)解決卵母細(xì)胞去核過(guò)程中卵母細(xì)胞損耗和線(xiàn)粒體異質(zhì)性的問(wèn)題。此外，得益于人工智能的快速發(fā)展，一種無(wú)標(biāo)記機(jī)器人精準(zhǔn)去核技術(shù)可減少卵母細(xì)胞去核過(guò)程中的細(xì)胞質(zhì)丟失，去核成功率達(dá)95%，且機(jī)器人去核卵母細(xì)胞的克隆胚胎卵裂率是盲摘法的2倍，克隆效率得到一定提高。

4.3 重構(gòu)胚的激活

研究表明，重組胚胎需要激活才能使其正常發(fā)育。目前應(yīng)用于SCNT技術(shù)激活重構(gòu)胚的方法主要有：化學(xué)活化法、物理活化法和聯(lián)合活化法，其中使用較多的是聯(lián)合活化法，其激活效率相對(duì)于化學(xué)活化法和物理活化法要高。

5 提高豬體細(xì)胞核移植技術(shù)效率的方法

目前豬體細(xì)胞核移植的總體效率仍然較低，胚胎移植后健康活產(chǎn)仔豬的比率也很低，提高豬體細(xì)胞克隆胚胎發(fā)育率的方法尤為重要。Liu等將228 230個(gè)重建胚胎和82 969個(gè)囊胚移植到656個(gè)受體后，獲得了1 070頭仔豬，與成年供體細(xì)胞相比，使用胎兒成纖維細(xì)胞重建胚胎產(chǎn)生的囊胚較少，但移植囊胚產(chǎn)生的活仔豬數(shù)量更多，這表明在供體細(xì)胞選擇方面需要特別關(guān)注。有研究表明，供體細(xì)胞的初始表觀遺傳狀態(tài)差異對(duì)克隆胚胎重編程有一定影響，具有開(kāi)放染色質(zhì)狀態(tài)的干細(xì)胞更有利于供體細(xì)胞核重編程，可促進(jìn)克隆胚胎的發(fā)育。此外，使用表觀修飾調(diào)節(jié)物改變供體細(xì)胞的表觀修飾，也可以提高重編程能力，進(jìn)而提高豬SCNT技術(shù)的效率。

6 結(jié)語(yǔ)

豬SCNT技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良種豬的快速繁殖、疾病模型豬的構(gòu)建、種質(zhì)資源保護(hù)以及基因編輯技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，為生豬產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了有效的技術(shù)支持。然而，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也面臨著技術(shù)成功率低、成本高、倫理和法律問(wèn)題等挑戰(zhàn)。未來(lái)需要加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，完善法律法規(guī)和倫理規(guī)范，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，注重技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，以推動(dòng)SCNT技術(shù)在生豬產(chǎn)業(yè)中的健康發(fā)展。