刊登日期 : 2022-06-20
克隆（Cloning，香港稱作「複製」）一般是指利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因組之後代的過程。
2022年3月31日，天津南開大學人工智能學院的趙新教授研究團隊，在完全無人工干預、每個步驟都全部由AI自主控制下的機器人操作流程中，成功讓一隻普通的「代孕」母豬懷孕110天，誕下了7隻克隆純種小長白豬。這是世界首次自動化操作完成克隆全流程獲得的克隆動物。
中國缺少優良原種豬資源 靠克隆技術擴增
據介紹，中國現時是全球最大的豬肉消費國與生產國，種豬需求量巨大，每年種母豬更新量1,300萬隻，種公豬更新量30萬隻以上。
不過，由於發達國家對中國引進曾祖輩原種豬進行封鎖，中國種豬產業一直以來缺少優良原種豬資源，只能引進退化快的祖父輩原種豬，通常經3年左右繁殖即退化，不斷重復着原種豬「引進、退化、再引進、再退化」的惡性循環。
解決種豬育種問題的有效方案之一，是用克隆技術大量擴增祖父輩原種豬。惟人工克隆操作步驟多、難度大、效率低，再加上能勝任克隆操作的人員極度短缺，無法真正解決大量生產祖父輩原種豬需求的難題。
南開大學趙新團隊 利用機械人操作「孕育」克隆豬
早在2017年，趙新教授帶領的團隊就研製出具有可視化、微創化、定點化、定量化功能，集檢測分析與操作於一體的原位顯微分析與操作儀，實現了機械人化的細胞核移植流程。
在機械人的自動化「操刀」下，兩隻普通的「代孕」母豬先後順利產下了13隻健康的純種小長白豬，將體細胞克隆技術成功的關鍵指標「囊胚率」從10%提高至20%。
據悉，在上述5年前的這次實驗中，操作流程並非全流程由機械人自動化操作，給孕母豬的卵細胞插細胞核等關鍵步驟依然是人工手動完成。為適應育種規模化需求，趙新團隊長期致力於提升克隆全流程機器人操作水平，並在批量化、自動化、精準化、規模化上下功夫。
5年後「孕育」的克隆豬，最終實現了全流程的自動化操作。據趙新介紹，自動化操作克隆技術利用顯微視覺，建立最大厘米級、最小亞微米級分辨率的全域視野，提高操作效率，從而實現了克隆操作批量化。
此外，通過細胞受力分析，實現了基於最小力的克隆操作自動化；通過細胞內應變評估，可降低克隆操作過程對卵母細胞的損傷，提高了克隆操作後胚胎的發育率，從而實現了克隆操作精準化。
如今，採用自動化操作克隆技術，可以將克隆成功的囊胚率從人工操作的10%提高到自動化操作的27.5%，囊胚率提升2.75倍。
團隊相關工作結果更顯示，單胎代孕母豬產仔數，從人工克隆豬的平均不足5隻，提升到機械人化、自動化克隆豬兩批3胎共24隻，平均單胎產仔8隻，提升了60%以上。
據悉，趙新團隊第一批機械人操作的克隆豬已用於育種生產，13隻健康克隆豬有9隻留種，留種率69%，與普通種豬留種率35%相比翻了一番。
