“人-猴胚胎”,想说爱你不容易
4月15日,国际顶级期刊《细胞》上发表了一项重磅研究:中美两国科学家首次制造出了存活率较高的嵌合体胚胎——“人-猴胚胎”。这些嵌合体胚胎只在体外培养了 20 天,并没有继续发育为胎儿。
何为嵌合体胚胎?
“嵌合体胚胎”(chimeric embryos)是含有不同物种细胞的胚胎。事实上,自20世纪70年代起,科学家们就致力于这个看似怪诞的现象的研究,他们的目的并非猎奇,而是希望能用这项技术来解决一个重要课题——器官移植。
2008年4月1日,据报道,英国纽卡斯尔大学研究人员称,他们成功培育出了人兽混合胚胎。在此项研究中,纽卡斯尔大学把从人类皮肤细胞中提取的DNA注入来自母牛卵巢的卵子。经过在实验室的3天发育,他们最终得到了所谓的人兽混合胚胎—人的DNA 占99.9%,牛的只有0.1%。这个混合胚胎,研究人员培育了6天,然后从中取出干细胞供研究。
2019年3月,日本批准允许将胚胎移植到代孕动物的子宫中,以便在观察期内生长。此前,日本禁止含有人类细胞的动物胚胎生长超过14天,并禁止将这些胚胎移植到代孕子宫中。这项研究在小鼠和大鼠胚胎中培养人类细胞,然后将这些胚胎移植到代孕动物体内。最终目标,是在动物体内培育能用于移植手术的人类器官,也就是说,这些器官最终将用于人体。
器官移植手术作为治病救人的重要方法在医学界广为应用,但器官来源并不容乐观。据有关资料显示,仅在中国,每年就有高达 30 万例器官移植的需求。然而,现有的器官捐献远不能满足。科学家始终在探究一些替代方法,例如在体外培养类器官、直接从其他动物身上移植器官,或是让嵌合体动物“长出”人的器官。如果能让猪长出人的心脏,那么这枚心脏用于移植时,引起的排异反应可能比直接使用猪心脏时少得多。
过去几年,国外的研究团队曾尝试制造人-猪胚胎、人-羊胚胎等,但效果都不甚理想。例如 2017 年的人-猪胚胎研究中,只有约 12% 的嵌合体胚胎能够继续发育,而且人细胞在全部细胞中的占比不足 0.001%。
而在最新的这项研究成果中,中国昆明理工大学和美国沙克生物学研究中心的人员,对嵌合体进行了长达20天的培养,成功制造出了人-猴胚胎。实验表明,除了胚胎存活率提升之外,人细胞在人-猴胚胎中的占比也达到了 2%~7%。
《科学》在对这项研究报时提到,通过将人类干细胞引入到其它动物的胚胎中,我们有朝一日能制造出新的心脏和肾脏,拯救需要接受移植的患者。研究人员向这一目标迈出了一步,创造了第一个由人类和猴子细胞混合而成的胚胎。
然而,这项最新研究在推动科学向前迈进的同时,也引发了不少伦理方面的争议。
《自然》杂志表示:科学家首次成功培育出含有人类细胞的猴子胚胎,这对于这个发展迅速却也引发了伦理大讨论的领域而言,是一个新的里程碑。但是,倘若这些人—猴混合胚胎被植入到动物体内,最后发育成某种生物,甚至最终被生下,那么面临的伦理问题显然要复杂得多。
好在,这项研究中,人-猴嵌合体胚胎只培养到第 20 天,避免了更大的伦理问题。论文第一作者、昆明理工大学生物学教授谭韬表示,他们没有移植胚胎的计划,至于是否要继续培养胚胎,也还需要后续广泛的讨论和伦理论证。
制造“嵌合体胚胎”各国均有不同的规范。美国国立卫生研究院(NIH)明确规定,不对有关人-灵长类动物嵌合体胚胎的实验进行资金支持; 而日本则规定,在科学合理且必要的条件下,允许嵌合体胚胎在 14 天后继续培育,且允许被移植到代孕动物体内,但不能与人的生殖细胞进行任何结合。
昆明理工大学生物学教授谭韬表示,他们的这项研究是按照国家法规要求来进行的。美国索尔克生物研究所的胡安·卡洛斯·伊斯皮苏亚·贝尔蒙特(Juan Carlos Izpisua Belmonte)是论文的通讯作者之一,他表示,他们的目标不是制造任何怪物,他们也没有这么做。另一位通讯作者、昆明理工大学的生物学教授牛昱宇则表示:“我们的整个实验是在体外进行的,没有进入体内。体外培养就像培养细胞一样,不会产生个体。对我们的工作来说,这是一个重要的伦理界限。”
尽管此次研究在伦理所能接受的范围内,但未来,若要利用嵌合体制造发育成熟的、可移植的器官,恐怕还需要嵌合体胚胎继续发育,甚至出生。这就无法绕开伦理问题。正如《细胞》的评论文章所说,生物医学越发地面临两难境地:我们需要更好的模型来了解人体生理和疾病,但要想获得与人体接近的模型,却往往是在挑战伦理。
看来,这项研究还有一段很长的路要走,“人-猴胚胎”,想说爱你不容易!
(本文参考生物谷、果壳有关文章编写)