张涌：克隆羊之父的“牛”事业
陈小玮
去年，西北农林科技大学农业部动物生物技术重点实验室，研究出了一系列具有抗病性能的转基因牛。这是张涌及其团队继克隆羊之后取得的新成果。
西北农林科技大学科研楼最北边的二楼，整层都是动物医学院的实验室。其中，农业部动物生物技术重点实验室就设在这里。此前，这里曾是农业部动物生殖生理和胚胎工程重点开放实验室。
实验室主任张涌生病在西安住院，不便于接受采访。张涌的弟子权富生教授向记者详细介绍了近些年实验室的研究进展及其成果。
今年1月23日，张涌及其团队研究的克隆羊阳阳在过了15岁生日后去世，被做成标本永远安置于克隆羊基地。“母羊的寿命一般是8到10岁，阳阳已算很高寿的了，因为身份特殊，得到了特殊照顾。”权富生说。
阳阳的特殊，在于她不仅是中国活下来的首例体细胞克隆山羊，在世界上也是第一例。
上篇 克隆羊及其应用
2000年6月22日晚间，西北农林科技大学克隆羊基地，一只白山羊诞下了一只青灰色的山羊。张涌亲自替她取名为“阳阳”，希望她能健康成长。
“山羊一般是白色的，青山羊的颜色是灰青色，为了更直观，所以用了青山羊。”权富生解释选择克隆青山羊的个中缘由。
阳阳并不是基地诞下的首例体细胞克隆山羊，却是中国、乃至世界活下来的首例，且活成了羊界的寿星佬。
在阳阳出生六天前，基地迎来了第一只克隆山羊的出世。张涌为其取名为“元元”，意即“第一”。不幸的是，三十六小时之后，元元因“肺部发育不全”，加之天气太热等原因而死亡。面对逝去的元元，张涌的心如箭穿般地痛。
1956年3月，张涌出生于内蒙古边陲的和林格尔县。1981年，他从内蒙古农牧学院兽医系毕业留校任助教。1984年考进西农大读研，接着又读了博士。
“张涌教授天赋高，聪明刻苦。”权富生介绍说，“29岁就已经是教授了。”
西农大的动物胚胎工程研究始于上世纪70年代，当时，中国家畜产科学开拓者之一的王建辰教授，亦即张涌的博士生导师，敏锐地意识到胚胎移植技术的广阔发展前景，带领一批研究人员开始进行胚胎移植试验。1980年，两只鲜胚胎移植山羊在这所学校诞生。1984年，西农大建立了山羊胚胎工程实验室。
张涌一直专注于哺乳动物培育生物工程的理论及技术研究。读硕士期间，他负责完成的“小鼠胚胎分割方法及同卵双生试验”被誉为开创我国哺乳动物胚胎分割成功先例；随后，他负责完成的“山羊胚胎分割及同卵双生试验”，被同行专家鉴定为具有国际先进水平的优秀科研成果。
胚胎分割对现在的硕士生来说，是一个很简单的实验，因为可以使用先进的仪器，但在以前则属于很前沿的一项研究。最具挑战性的地方在于，胚胎要手工分割。张涌与此相关的硕士论文获得了省科技进步一等奖。
读博士期间，张涌主持完成的“小鼠山羊半胚冷冻和冻胚分割试验”被同行专家鉴定为具有国际领先水平，其博士论文获陕西省优秀博士论文。“当时还没有全国优博论文。”权富生说。
1990年，张涌成功培育出了世界上首批7头胚胎克隆山羊；1995年，他利用胚胎核移植—去掉一卵细胞的细胞核，植入另一受精卵的胚胎核，克隆出45只山羊，形成了当时世界上最大的一群胚胎克隆动物群体。张涌因而被誉为“中国克隆羊之父”。
1996年，西农大畜牧系的种羊场专门划给了张涌作为哺乳动物发育生物工程科研基地。2000年，经国务院批准，该基地正式被命名为“中国克隆动物基地”。
克隆，“Clone”的音译，即复制的意思，属于“无性繁殖”的一种。后代与前代有着完全相同的遗传特征。从技术层面讲，克隆分为胚胎克隆和体细胞克隆两个层级。
1997年，克隆绵羊“多莉”面世。“多莉”的诞生，打破了教科书上的“从成年动物的体细胞进行克隆是不可能的”这一教条，使世界生物遗传技术向前跨进了一大步。
这对张涌来说是一个巨大的刺激。他利用胚胎核移植克隆出山羊后，就开始尝试用体细胞克隆山羊，但一直没能成功。
1999年末，张涌从一只山东小青羊耳朵后面取下一块皮肤，进行单个细胞克隆，待其成熟后将细胞核取出，注入到去核后的卵母细胞中，卵母细胞来自另一只山羊，经培育形成克隆胚胎，并分别移入两只白母山羊的子宫内。
2000年6月，随着元元以及阳阳相继出生，张涌终于登上世界动物克隆技术的制高点。
2001年8月8日，克隆羊阳阳成功诞生了一对龙凤胎—“欢欢”和“庆庆”，其父亲系世界首批胚胎克隆安哥拉山羊，证明体细胞克隆羊、胚胎克隆羊与普通羊一样具有自然生殖繁衍的功能，这在世界尚属首例。几年后，阳阳已是五代同堂了。
据权富生介绍，克隆技术在胚胎育种、优良个体方面有不可比拟的优势。日常生活中，有些羊主要用于产毛，有的羊是产肉的，有些羊主要是产奶的。应用克隆技术可以把两种或三种羊的优点集于一种羊身上，克隆出肉好吃、产奶多、又能产毛的羊。
“中国克隆动物基地克隆出不膻的种羊，用以繁殖不膻的体重超过500公斤的肉羊；还克隆出日产奶是其它奶羊几倍、甚至十几倍的奶羊。最为神奇的是，该基地在培育高产奶山羊的同时，创造性地在山羊的胚胎中植入人乳基因，繁殖出了能产‘人奶的山羊。”权富生说。
张涌和他的同事们围绕两个世界级“羊”难题开展工作：一是让更多的克隆羊宝宝诞生，提高克隆动物的成功率；二是让克隆羊“身价”更高，生产出有重要经济、营养、医疗价值的转基因克隆羊。
下篇 挑战转基因牛
2015年3月，张涌带领的课题组成功培育出抗结核病的转基因牛，其牛奶并不含转基因成分。
牛结核病是一种慢性传染病，在世界范围内广泛传播，尤其在亚洲、非洲不发达地区，目前还没有办法有效地控制和消除。公开资料显示，由牛结核分枝杆菌引起的结核病，还是一种人畜共患病，可由动物传播给人，并在人类之间传播，对公共卫生也产生严重威胁。
相关论文已发表在知名学术期刊PNAS（《美国科学院院刊》）上，论文题目为《TALEN介导插入sp110基因能增加牛对结核病的抗性》。TALEN是进行基因改造的方法之一，能精确地对目标基因进行缺失、插入等突变。与其他方法比，其特点是精确性。
论文称，该研究将有助于控制和预防牛结核病，研究中建立的方法为其他抗病动物的育种工作提供了前瞻性探索。这是TALEN技术首次应用于牛基因组的改造。
2004年2月6日凌晨，张涌一直守候在羊圈旁，直到第四代体细胞克隆山羊出生，并为之取名“笑笑”。离开基地不久，张涌便病倒了，被确诊为冠心病、大面积心肌梗死。
“治疗期间使用了进口溶栓药，很贵，一针几十万，是从一种牛的奶里提取的溶血蛋白。”权富生说：“病愈后的张涌教授，对牛有了浓厚的研究兴趣。”
克隆牛项目是从2006年起步的。
第一个研究项目是克隆培育牛奶含溶血蛋白的牛，但没进入生产阶段。接着克隆一种肉牛，这种肉牛的肉很贵，在香港一公斤100美元，目前克隆牛基地有400多头。
2009年11月25日，张涌培育的世界第一例转人防御素基因的克隆奶牛通过剖腹产降生，其牛奶含有人的防御素。据介绍，实验室将400枚转基因胚胎移植到200头黄牛受体，六个月后监测妊娠受体30头，现获17头转人防御素基因的克隆牛，3头转人溶菌霉素基因克隆牛。这项技术的应用前景是，奶牛的奶里含有能将细菌溶解的物质，这样牛就不会得乳腺炎，可大大减少抗菌素的使用。
转基因抗病牛的整个培育过程，可以简单地归结成三个部分：首先对细胞进行基因改造，在实验室取一个牛的细胞，将外源抗病基因转到细胞里；其次，待带有此基因的细胞发育后，进行分割，将单个细胞放在取了核的卵细胞里；最后，将卵细胞移植到黄牛受体子宫里发育成个体。
抗口蹄疫转基因克隆牛，是实验室的另一项研究成果，目前只处于育种材料阶段。
“之所以用黄牛做受体，是因为黄牛比奶牛便宜，可以降低实验成本。”权富生解释道。
截至目前，实验室做的都是一种技术研究。转基因牛都还没进入实际应用中，牛奶、牛肉以及牛的排泄物的环境安全等一系列问题处于中试阶段。“将转基因牛的奶、肉给实验鼠吃，进行对比实验，观察老鼠生长的情况，观察器官、血液变化，如果没发现变化，说明没有不利影响，是安全的。实验动物除了老鼠，还有猪、羊等大型动物。”权富生介绍说，“现在转基因动物都处于安全隔离阶段，即将牛圈在一个地方，不和外界接触。等确定测试安全之后，才会和非转基因牛混在一起养，进入环境释放阶段。”
2015年1月25日，由陕西省科技厅组织河南农业大学张改平院士等全国9名同行专家对张涌主持完成的“牛羊基因定点精确编辑技术研究与应用”项目进行成果鉴定，专家们认为该研究成果达到国际领先水平，对推动抗病基因工程育种和乳腺生物反应器技术的发展，提升我国牛羊业种质创新水平具有重大意义，具有广阔应用前景。
今年4月，西农大进行的一场“与身边的科学家面对面”活动中，张涌针对学生们关心的转基因的安全性进行了科普。
“西药治病具有针对性，成分、分子结构以及副作用都明明白白地标注；中药的成分不是很清楚，副作用也不详，稀里糊涂喝一碗药，也说不清会有什么副作用。而我们就认为西药不好，西药有副作用，中药好，中药没有副作用。”张涌一番关于什么是安全的比喻，惹得听讲座的同学哈哈大笑。
转基因是否安全，可从三方面考量：转入的基因是否安全、转入的方法是否安全以及安全评价结果。在张涌看来，生物进化依靠于基因的突变和重组，这种变异具有发生频率低，变异不定向的特点。而转基因的本质也是一种变异，是人工引入的突变，形成的突变明明白白，可以为人类造福。
“转基因是从源头解决生物的问题。”张涌最后总结道。
