你大概听说过转基因玉米和转基因大豆，但是你听说过转基因奶牛吗？近20年来，科学家一直尝试利用转基因技术将人乳相关基因转入奶牛的DNA里，以便让牛奶含有与人类母乳相同的营养成分和脂肪含量。这项基因改造工程已取得了一些进展，也许在不远的将来，婴儿就能喝上奶牛生产的“人乳”。
让奶牛产“人乳”
牛奶的“人乳化”是利用基因等手段，研制成乳腺生物反应器，使牛奶的营养成分尽可能接近人乳，从而成为人乳的替代品。那么，为什么要将牛奶“人乳化”呢？
众所周知，人乳中有益人体健康的营养成分很多，如溶菌酶可以调节胃肠道菌群，抵抗肠道、呼吸道疾病；乳铁蛋白对癌症有一定的预防和治疗作用。越来越多的研究表明，母乳营养素种类比牛奶更齐全，如DHA、叶黄素、核苷酸等，它们促进人类中枢神经、眼睛等重要器官的正常发育，这对于食谱单调的婴幼儿格外重要。尽管牛奶的产量大，是人类最常饮用的乳品，但上述人乳的功能，是牛奶无法完全替代的。
目前，市场上婴幼儿配方奶粉大多添加从牛奶中纯化的乳铁蛋白，但是生物活性远低于人乳铁蛋白。由于人乳铁蛋白主要存在于人类母乳中，来源非常有限，难以用普通技术规模化生产，而牛奶“人乳化”将可解决这一问题。“人乳化”牛奶更容易被人体消化吸收，具有广阔的市场前景。
转基因技术的原理就是将人工分离和修饰过的“优质”基因，导入生物体基因组中，通过改变基因的表达，引起生物体可遗传的改变。利用动物乳腺作为生物反应器生产外源蛋白，一直是转基因动物研究的热点。转基因奶牛就是通过转基因技术把外源基因转入牛染色体，把奶牛作为“工厂”，使目的蛋白（外源基因编码的蛋白）在牛乳腺中表达，并分泌到牛奶中。
早期构建乳腺生物反应器的研究可追溯到20世纪末。1990年，荷兰法明公司培育了世界上第一头人乳铁蛋白转基因牛——赫尔曼。随后，科学家又相继培育出可产人溶菌酶、人乳清蛋白的转基因牛，其中有些已经通过临床试验进入了产业化生产。
制作一头转基因牛，需要几步？
传统的转基因动物研制，一般是通过显微注射或其他转染方式，将外源基因转移至受精卵核质中，与核基因随机整合，进而经过体外与体内的后续发育产生转基因动物。随着生物工程技术的进步，体细胞克隆技术在转基因动物研制中应用越来越广泛。该方法也是建立兔、猪、羊、牛乳腺生物反应器的有效手段。
说起体细胞克隆，相信大家最熟悉的可能是克隆羊多莉了。1997年，英国科学家维尔穆特等将成年绵羊乳腺上皮细胞的核移植到去核的卵母细胞中，重构胚胎，经过融合、激活等步骤，移植到同期假孕“羊”中，成功获得了体细胞克隆绵羊多莉。作为高等动物核移植里程碑事件，其意义巨大、影响深远。此项成果在震惊世界的同时也拉开了动物体细胞克隆的序幕，研究者利用该技术相继获得了体细胞克隆牛、猪等。
我国的体细胞克隆技术也发展迅速。2018年，中国科学院的科学家成功克隆出世界首例灵长类动物——食蟹猴中中和华华。可曾记得儿时的歌谣：“猴哥，猴哥，你真了不得，拔一根毫毛，吹出猴万个……”这个神奇的技术如今在中国科学院已变成现实。体细胞克隆技术的出现，使得对大家畜进行更多的基因改造成为可能。它可以通过在体外对体细胞进行基因修饰，如转入基因、基因敲除等，对经过基因修饰的细胞进行鉴定并通过核移植获得转基因或者基因敲除动物。相比传统显微注射方法，转基因结合体细胞克隆技术大大提高了研制转基因动物的成功率，也在很大程度上节约了转基因家畜的研制成本。
那么，体细胞克隆技术是怎样应用在转基因奶牛上呢？简单来说，科学家利用转基因和克隆技术，将人乳中的乳清蛋白、乳铁蛋白、溶菌酶等基因转入牛体细胞核中，形成转基因细胞系；然后以转基因细胞为核供体，将其核移植入去核的卵母细胞中，构成重组胚胎，在受体牛子宫内妊娠，产出能产“人乳”的转基因牛。第一代转基因克隆牛通过人工授精、自然交配等方式获得二、三代奶牛，扩繁后形成转基因牛新品系，从而规模化生产“人乳化”牛奶。
应用转基因动物乳腺生物反应器，生产具有保健、医用价值的蛋白，是一种全新的生物生产模式，具有成本低、产量高和效益高等优点。但该领域还有两个问题需要解决。一是转基因动物的成功率。目前，通过体细胞克隆技术研制转基因牛仍存在成本高、效率低、死亡率高等问题，如能解决上述问题，将从根本上加快转基因牛的研制工作。目前已有科学家应用改进的克隆方法，改善了核移植过程中细胞质和细胞核的兼容关系和克隆胚胎的重编程，提高了转基因动物（家畜）的成功率。二是外源基因在乳腺的高效表达问题。有些情况下，外源基因，如人乳蛋白基因，在牛乳腺中表达的蛋白量太低甚至没有表达。现已有科学家应用改进的转基因元件，使外源蛋白在转基因动物乳腺中高效特异性表达。相信通过科学家的不懈努力，研制转基因动物的相关技术会日臻成熟，该领域的技术瓶颈问题会最终得以解决。
不仅能产“人乳”，还能产药物。转基因牛是真的很牛！
我国重大科学研究计划项目首席科学家曾凡一认为，转基因技术潜力巨大。乳腺生物反应器除了可以产生人乳，还可用于制药，并可低成本、大规模生产高附加值的人类所需重组药物蛋白。例如，血友病患者缺乏的一种凝血因子“九因子”（学名为凝血酶原复合物），由于在治疗过程中存在血液制品来源有限、携带肝炎病毒等隐患及价格昂贵等问题，科学家拟通过乳腺生物反应器让奶牛生产含有“九因子”的牛奶，并从牛奶中提取药物，制成质优价廉的“九因子”成品，这将极大推动对血友病的治疗。
中国工程院院士曾溢滔在云南科学大讲坛演讲时认为，通过转基因乳腺生物反应器生产药物蛋白是一种理想的制药途径，将带来生物医药产业的一场革命。实际上，转基因动物乳腺生物反应器在发达国家已成为研究热点，一批以转基因生物反应器为核心技术的生物制药公司相继建立。我国科学家经过长期不懈努力，近年来也通过体细胞克隆技术研制成产人乳铁蛋白、人溶菌酶的转基因牛，并已具有一定的群体规模，使我国在这一高科技领域占有了一席之地。
尽管目前对于转基因动物安全性存在着很大的争议，但相信随着转基因技术的不断提高和完善，转基因动物繁育技术的不断发展，上述顾虑将逐渐消除。技术没有好坏之分，正如火药可以做成好看的烟花，也可以用于残酷的战争。为祸为福，与技术本身无关，而与技术的使用目的和对技术的管控直接相关。对转基因技术的合理利用，将造福于人类社会。
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