细胞核移植这一概念是1938年由德国胚胎学家H.施佩曼^[注]在胚胎细胞是否具有像受精卵一样的发育全能性的论点基础上最先提出的。他设想通过将晚期胚胎卵裂球移植到卵母细胞中，以评估细胞核的分化程度。然而由于实验条件的限制，直到1952年，美国科学家R.布里格斯^[注]等才将核移植付诸实践，获得了两栖动物美洲豹蛙（Rana pipiens）的胚胎细胞核移植后代。该研究开辟了发育生物学的新纪元，为哺乳动物胚胎细胞核移植奠定了基础。1963年童第周率先将细胞核移植技术应用于克隆鱼的生产。20世纪80年代以来，随着哺乳动物卵子体外成熟和人工体外受精技术的发展，特别是显微操作技术的出现，动物细胞核移植的研究得以迅速发展。（见动物克隆技术）

动物的组织细胞处在各种形态级别的分化状态，执行各自特异的生物功能，但它们包含着生物体的全部遗传信息，因此在特定环境因素的调节下，可回到“受精卵”状态，即恢复“全能性”，并从头开始发育成一个完整的生物个体。

按供核细胞与受核细胞的关系可分为同种核移植和异种核移植/种间核移植：①同种核移植就是核移植的供核细胞和受核细胞来自同一个物种的不同个体；②异种核移植/种间核移植就是核移植的供核细胞和受核细胞来自不同物种的个体，比如牛-山羊异种体细胞核移植。1998年1月，美国威斯康星麦迪逊大学（University of Wisconsin Madison）的科学家以牛卵子为受体，成功克隆出猪、牛、羊、鼠和猕猴五种哺乳动物的胚胎；1999年美国科学家用牛卵子克隆出珍稀动物盘羊的胚胎；中国科学家用兔卵子克隆出大熊猫的早期胚胎。因此，细胞核移植技术有可能成为保护和拯救濒危动物的一条新途径。

1996年，世界上首只利用成年体细胞（乳腺上皮细胞）通过核移植技术培育的克隆羊“多利”在英国诞生。体细胞核移植的成功是动物克隆技术上的一个里程碑，具有重要的意义：①理论上证明了已经分化的动物细胞核也具有全能性，在分化过程中细胞核中的遗传物质没有不可逆变化，高度分化的成年体细胞也可以在适当条件下发生逆转，显示完全的全能性，从而改写了部分生物学理论。②在实践上证明了利用体细胞进行动物克隆的技术是可行的，将有无数相同的细胞可用来作为供核细胞进行核移植，并且在与卵细胞相融合前可对这些供核细胞进行一系列复杂的遗传操作，从而为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物提供了有效方法。

从1996年第一只体细胞核移植羊“多利”诞生至2016年底，包括鼠、山羊、牛、狗、梅花鹿、猪、猫、马在内的大部分家畜和部分宠物的体细胞核移植都获得了成功。同时，体细胞核移植技术还挽救了一些濒危甚至灭绝的物种，如新西兰短角牛是一种已经灭绝的动物，利用体细胞核移植技术，科学家成功克隆出这种牛。类似的濒危物种还有爪哇牛、意大利的野生盘羊。比较有历史意义的是，体细胞核移植技术让不能繁殖的物种实现了繁殖，例如骡子就可以用体细胞核移植技术实现无性繁殖。家养和野生的动物都能通过体细胞核移植技术被克隆，证明了体细胞核移植技术在物种繁殖上是有普遍意义的。

动物细胞核移植的程序包括（见图）：①核移植供体细胞的分离。②核移植受体细胞的去核。③供体细胞核的移植。④克隆胚胎的激活。⑤克隆胚胎的培养。

克隆动物制作技术路线示意图

动物细胞核移植核供体细胞有胚胎细胞（包括胚胎干细胞）、胎儿成纤维细胞和体细胞（包括成体干细胞）。动物体细胞指源自动物的不同类型体细胞及由动物组织分离培养的成纤维细胞，研究较多的有卵丘细胞、颗粒细胞、乳腺上皮细胞及皮肤成纤维细胞等。无论用何种细胞作为核供体细胞，供体细胞都首先要分离成单个细胞。早期研究曾用2～4细胞期胚胎卵裂球作核移植供体细胞，这样的核供体细胞可用显微外科的方法从胚胎中吸出。用囊胚内细胞团细胞进行核移植时，可用免疫外科的方法分离获得单个细胞。当用胚胎干细胞、胎儿体细胞、成年动物体细胞等作核移植供体细胞时，可通过胰蛋白酶消化来分离获得。

细胞核移植所用的受体卵胞质有原核期受精卵胞质、2-细胞胚胎的胞质及第二次减数分裂中期（MⅡ期）卵母细胞胞质。作为细胞核移植的受体胞质，卵母细胞的核物质必须去掉。核移植受体细胞的去核是核移植的一个重要环节，也是能否成功完成核移植的一个限制因素。去核方法是影响重组胚能否发育成功的关键因素之一。去核方法主要有：盲吸去核法、半卵去核法、切割去核法、高速离心去核法、功能性去核法和化学去核法。

供体细胞核的移植方法有显微操作核移植、手工核移植、连续核移植和反向核移植。这几种方法各有优缺点，研究者可根据具体实验条件和要求进行选择。

借助显微操作的细胞核移植方法。有“完全显微操作”和“诱导去核＋显微操作”两种方法。

显微操作核移植技术首先由英国胚胎学家I.威尔穆特^[注]等采用，并在1996年获得了首例胚胎细胞克隆绵羊。之后，该方法被许多实验室普遍接受并采用，获得了多种胚胎细胞克隆动物和体细胞克隆动物。特点：①以显微操作仪为主，辅助以拉针仪、煅针仪、磨针仪等设备，在显微镜下完成一系列核移植的操作程序。②在核移植过程中，常用电融合方法和显微注射方法把供体细胞核导入去核的受体卵母细胞质中。③根据注核部位的不同，供体细胞核的注核方法分为透明带下注射和卵胞质内注射。在家畜中，一般采用透明带下注射法，然后通过细胞融合使供体细胞核进入受体胞质中。④细胞融合的方法有病毒介导的融合、化学试剂诱导融合和电融合。

诱导去核法的原理是应用破坏微管稳定的药物干扰染色体的正常分离和纺锤体的功能，促使激活卵母细胞核内的所有染色质随同极体一起排出，进而获得核移植所需的受体胞质。特点：①对卵母细胞损伤小，去除少量的胞质就可以达到去核目的。②化学去核的卵母细胞胞质能够支持供体基因组的重编程和胚胎发育，因此化学去核可以用于动物细胞核移植，并将简化整个过程。③胞质注射和电融合都适用于诱导去核后的受体胞质。

建立在保证囊胚率相当高的条件下，无须显微操作仪，步骤逐步简化，成本逐渐降低，效率逐步提高。

将供体核移入去核卵母细胞中，激活后重构胚形成假原核，在重构胚分裂前将假原核移入去核受精卵中，经过两次或两次以上的核移植过程。

核移植一般顺序为先去核再移核，反向核移植方法是先把供体细胞核移入卵母细胞后，再进行卵母细胞的去核。

在正常受精过程中，精子穿过透明带触及卵黄膜时引起卵子内钙离子浓度升高，卵子细胞周期恢复，从而启动胚胎发育，这一现象称激活。特点：①在胚胎克隆过程中，通常用一定强度的电脉冲作用于卵母细胞，造成卵母细胞内外膜结构出现瞬时通道，胞质内的钙离子进入受体核区，激活细胞核，恢复细胞周期，从而启动胚胎发育。②在融合过程中，卵母细胞也可被激活，但激活率不高，还需要进行进一步的激活处理才能发育，这类重组胚在电融合完成后或胞质内注射后，还需要进一步的激活处理。③激活处理方法包括电激活及化学激活两类。电激活是一种广泛运用的核移植后的激活方法；单独使用化学激活剂也可对重组胚进行激活，称之为化学激活法，常用于已通过其他方式融合的重组胚激活。

克隆胚胎可在体外作短时间培养，然后移植到雌性动物体内；也可在中间受体或体外培养到高级阶段再进行冷冻保存或胚胎移植。    

细胞核移植技术已应用于生产转基因动物、拯救濒危物种、研究基因重编程和治疗性克隆等各种研究领域，虽然已取得了可喜成就，但成功率一直不高。许多研究者也针对不同的物种对核移植技术进行了一些优化，包括核移植方法的简化、降低成本和提高克隆动物的成活率。可以通过以下几个方面来提高细胞核移植的效率：①提高核重塑和基因重编程效率。②提高体外成熟卵母细胞的质量。③提高显微操作技术水平，降低核移植操作对卵母细胞的损伤。④改善激活和胚胎培养条件。⑤研究核移植效率较高的供体细胞的生物学特性，建立供体细胞鉴定的统一标准。⑥改善克隆动物出生后的护理，提高存活率。⑦利用四倍体胚胎补偿技术提高克隆动物出生率。随着核重编程和表观遗传修饰研究的深入，核移植的效率有望得到较大提高。（见核重编程）