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漩渦中的日本"人獸胚胎實驗",到底想做什麼?嵌合體生物瞭解一下
這幾天,關於"日本批准了全球首例人獸雜交胚胎實驗"的新聞引起了廣泛的關注。不少網友感到心中百味雜陳,有人甚至饒有興致地討論起"人和豬有生殖隔離怎麼辦?"
這個新聞是這樣的:"日本文部科學省上週臨時批准了東京大學研究者的一項提議,同意他們創造含有人類細胞的動物胚胎,並將其移植到代孕動物體內。此研究的目的是利用動物產生可供移植的人體器官。相關實驗的開展還需一個月後的正式批准。"
關於上述文字,需要澄清的幾點是:
1.日本政府批准的是"含有人細胞的動物胚胎"實驗,說成"雜交胚胎"實屬標題黨,故意讓人想入非非;
2.日本將成為首個支援該類研究的國家,但類似研究在嚴格的監管下已經進行了多年,這些先驅研究可能對日本政府改變態度有所貢獻;
3.雖然日本批准了混合胚胎可以孕育至足月,但科學家們並不打算立即這麼做,依靠現有的技術,也尚不能產生出像樣的人類器官,更別提"半獸人"了。
"經過了10年的準備,我們如今終於能開始嚴肅的研究了。"本次獲得批准的東京大學醫學院研究者中內啟光(Nakauchi Hiromitsu)在接受日本《朝日新聞》的採訪時說。"我們不準備馬上造出人類器官,但政府的支援讓我們能在已有研究的基礎上繼續推進。"
△中內啟光
中內團隊在這10年裡,獲得了令人矚目的科研成果,但也面對著其他領域的科學家難以體會的困難。
生物"嵌合體"並不罕見2010年,東京大學的中內團隊在《細胞》期刊發表了一項里程碑式研究,他們成功讓大鼠的幹細胞,在胰腺發育缺陷的小鼠胚胎中分化為胰腺。如此培育出的"嵌合體"(Chimera)小鼠,擁有完全由大鼠細胞組成的胰臟。
在學術研究中,"嵌合體"的概念也至關重要。CRISPR等新興基因編輯技術出現之前,研究者可透過人為製造"嵌合體小鼠",最終獲得敲除特定基因的小鼠後代,用在各種生物學、醫學研究中。
除此之外,許多經過遺傳改造的實驗小鼠被用來模擬測試人類免疫系統,另一些則被植入人類腫瘤細胞來測試藥物——它們都屬於"種間嵌合體"。人類移植豬的心臟瓣膜已有多年曆史,中國近年還批准了用豬角膜改造的生物工程角膜。
那些接受異種器官移植的人們,也是嵌合體。
即使嵌合體在生物醫學研究領域已是熟悉的面孔,它在大眾眼裡還顯得十分陌生,甚至有點面目可憎。根據美國國立衛生研究院(NIH)在調查中收到的反饋,相當一部分人誤認為"人-動物"嵌合體胚胎實驗裡,用到了人類胚胎。
嵌合體胚胎中用到的人細胞,實際上是體細胞經過人工誘導生成的"多能幹細胞"。
2013年,中內團隊又在《美國科學院學報》上發表了新的研究。他們讓源自一隻豬的誘導多能幹細胞,在另一隻胰臟發育缺陷的豬胚胎中,最終發育成有功能的胰臟。
只要繼續如法炮製,中內團隊似乎距離培育出可移植的人類器官不遠了……
大洋彼岸繼續研究器官移植是現代醫學的一項偉大成就。但也正是因為醫學的進展,加上交通工具變得更加安全,交通意外減少,可供移植的器官越來越少——但需要器官移植的人並沒有減少。許多人因為時代的進步,倒在了等待移植器官的過程中。
除了有限的器官捐獻者,我們能否創造全新的器官呢?
有些科學家認為,用自己的體細胞製造的誘導多能幹細胞有"量身定製"器官的潛力——畢竟人類在孕育期間,所有器官也是從極少數的胚胎幹細胞分化而來。用自己的細胞製造出的器官,應該也不存在免疫排斥的風險。
雖然幹細胞技術被寄予厚望,但科學家始終未能把幹細胞培育成正常工作的、可移植的器官——幹細胞或許能在培養瓶中發育為心肌細胞,但一瓶子懸浮的心肌細胞和真正的心臟畢竟不同。
"嵌合體胰臟"的成功,似乎指出了一條明路。
不過,想開展下一步的"人-動物"嵌合體胚胎實驗,在當時的日本並不容易。根據日本的研究法規,只允許在體外將人和動物的幹細胞混合不超過14天,而在生物體內進行這類研究則是被禁止的。這一"14天原則"起源於1979年的美國和1984年的英國,兩個國家的生物倫理政策團隊認為,發育14天的胚胎已經趨於穩定(不會再分裂為雙胞胎),但此時胚胎神經系統還未發育,因此不會感覺到疼痛。
"14天原則"被廣泛使用數十年後,科學家對胚胎髮育有了更深刻的認識,這一規則也有了被改變的呼聲。2014年6月,日本最高科學顧問團"科學和技術政策理事會"的生物倫理委員會,終於建議將上述限制放緩。
不過中內啟光認為,禁令真正解除會花更長的時間(如今可以看出,他的直覺是正確的)。因此,他決定在大洋彼岸,監管不那麼嚴格的美國開設實驗室。他從加州再生醫學研究院獲得了為期6年、總額620萬美元的資助,並在斯坦福大學建立實驗室開展研究。
意想不到的是,次年9月美國國立衛生研究院就釋出了一項臨時禁令,停止了對相關研究的資助。幸而上述禁令只涉及政府資助,中內還是可以合法地進行他的研究。後來的幾年,他只能靠著加州可再生醫學研究院的資助繼續工作。
"人-豬"嵌合創造歷史2017年1月,與中內啟光實驗室有合作的美國索爾克研究所科學家在《細胞》發文,宣佈創造了史上首個"人-豬"嵌合體胚胎。
索爾克研究所的思路與中內團隊類似,但"人-豬"嵌合體實際上比"小鼠-大鼠"嵌合體、"豬-豬"嵌合體要更加困難——小鼠和大鼠在遺傳上更加相近,但相比之下,人和豬的基因差異較大;另一方面,豬的胚胎在不到4個月的時間內就能發育完成,比人的胚胎速度快很多。
在這項研究中,研究者發現只有特定發育階段的幹細胞,最終能夠在豬胚胎裡存活下去。雖然人細胞的比例大約只有0.001%且較為分散,離成為"人類器官"還早,但它已經創造了歷史。
研究者出於倫理監管的限制,只讓嵌合體胚胎髮育至多28天。最終的胚胎裡,人細胞的發育情況不太理想,但它們似乎對豬胚胎的發育有所影響。
在索爾克研究所發表論文的同一周內,中內啟光的斯坦福團隊也在《自然》發表研究:他們在大鼠的體內生長出小鼠的胰臟,將胰島移植到小鼠體內後,成功抑制了它們的I型糖尿病症狀,穩定了它們的血糖。
其實在2010年的突破性研究中,他們就成功地讓小鼠體內長出了大鼠的胰臟。但是這些大鼠胰臟只有"小鼠尺寸",不夠用於移植。於是2017年他們反其道而行之,驗證了嵌合體器官可以被用於移植。研究者還發現:移植胰島五天後,實驗小鼠不服用免疫抑制劑,新器官也不會被免疫系統排斥;多能幹細胞生成的胰臟,在長時間後也並未發生癌變。這些都讓研究者們看到了該技術的應用潛力。
2018年初,中內在斯坦福的實驗室又宣佈成功創造"人-羊"嵌合體,並將人類細胞的比例提升到了0.01%(這些細胞仍只是分散的,也沒有生成人的胰臟)。研究者認為,羊的胚胎能更好地相容人類幹細胞,其體外受精過程也比豬更容易。
爭議與研究同行這些研究開啟新領域的大門,但也立即迎來了了大量的反對聲。
公眾表達了五花八門的憂慮,一些人認為,嵌合體跨越了物種之間的"界線",會造成混淆不清的道德困境(比如"嵌合體牲畜能吃嗎");另一些人則覺得,嵌合體生物的存在,本身就有辱人類的尊嚴。
墨爾本大學的社會心理學家Brock Bastian指出,許多人對嵌合體生物嗤之以鼻或感到反胃,更多的不是出於對這些實驗生物的關心,而是覺得它們的存在,冒犯了人類的"純潔性"。
威斯康辛大學的張素春研究組此前曾發現,如果將人類胚胎幹細胞(hESC)分化成的神經元細胞前體植入新生小鼠,這些人細胞最終會整合進小鼠大腦,並對外界刺激有所反應。有人因此想到:如果將人類幹細胞植入猴子的胚胎,產生出的小猴大腦主要由人類神經細胞組成,該怎麼辦?如果這些人類細胞進入了動物的生殖系統怎麼辦?
就算中內等科學家聲稱會小心謹慎、嚴格控制,也不能保證植入豬胚胎的人類幹細胞會發育成什麼。只要研究還在繼續,爭論就會像影子一樣緊緊跟隨。對此,公佈"人-羊"嵌合體實驗的研究者Pablo Ross表示: "我們十分理解人們倫理上的憂慮。但開展研究本身,也能為這些憂慮注入更多的理性見解。"
目前為止,嵌合體研究產生倫理危機的風險還無法估計,"潘多拉魔盒被開啟"這種說法也尚無任何證據支援。但不開展相關研究,成千上萬人的生命卻在無比真實地凋零。正因為意識到嵌合體技術的巨大潛力和倫理風險並存,國際幹細胞研究協會(ISSCR)在最新版(2016版)的《幹細胞研究與臨床轉化指南》中建議禁止有可能生成人類生殖細胞的"人-動物"嵌合體研究,但支援那些有合理監管的研究。
為了彌補可移植器官的短缺,世界上有一些科學家在研究機械驅動的人造心臟,一些科學家在研究3D列印器官;一些科學家試圖透過基因編輯消除豬與人之間的界限,另一些則在創造嵌合體。Ross說:"所有這些研究都有爭議,沒有一個是完美無缺的。但它們給了病床上等待的人們活下去的希望。"
但這些人們也許還要等很長時間。首先,0.01%人類細胞比例,離可移植的標準還很遠,更別說生出人們想象中"半人半豬"的怪物了;其次,即便產生出有功能的人類胰臟,監測該技術安全性的臨床測試也會再花掉5~10年時間;最後,就移植器官來說,胰島並不算複雜。科學家離創造心臟,肺臟等移植器官的目標,還有很長的路要走。
索爾科研究團隊的科學家吳軍(音譯)在接受Vice新聞時說:"如果未來出現了某種不需要動物的器官生成技術,我自然會全力支援;但目前我們沒有別的選擇——等待器官的人們沒有更多時間了。"
出品:科普中央廚房
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自從人類掌握了基因科技,就像開啟“潘多拉”魔核一樣,多少聳人聽聞的擔憂和預言充斥媒體和輿論。今天就連山村老太太恐怕買個油也要問問:這個是不是轉基因油啊?在她的意識中,轉基因的東西就像農村土話裡的“怪種”,是危機四伏的東西,遠離為好。
【現代我們從網上可以看到許多這樣的圖片,往往被闢謠說是虛假合成圖,可是它們完全可能出現】
的確,人類社會中總有野心勃勃的人群,他們枉顧倫理、道德、秩序等等一切維護世界正常發展的操守。一心希望自己能夠(或者製造出)擁有超人類的能力。
【基因合成的殺人者,也完全具備技術條件成為現實】
他們想像千年神龜一樣長生不老,像魚一樣暢遊大海,像鷹一樣飛翔,像超級計算機一樣智慧。如果按照這些人的意願,他們肯定樂意在自己身體上植入各種亂七八糟的東西。或者在實驗室裡“設計、研製、孕育”出結合各種特異功能的“怪人”,然後奴役它,讓怪物為他鞍前馬後的效勞。當然不是助其發財就是為他征服世界,甚至毀滅世界!
【普京在出席索契世界青年節時,談到基因重組科技時表示,在不久的將來,按照人類意願創造的人將會成真。所創造的可以是數學家、音樂家,也可以是一個完全沒有恐懼、悲傷和痛感的軍人】
這些人是不是很熟悉?我們從好萊塢大片中見過太多了,都麻痺了。但是千萬不要覺得這些“純屬科幻虛構”,他們完全是可能的。
現在,一向刻板嚴謹的俄羅斯總統普京,也開始憂心忡忡的告誡人類:比核武器更加可怕的“超級人類戰士”可能就要出現了!
科幻世界的災難性場面也可能不久的將來就會呈現在世人面前!
10月21日俄羅斯索契出席世界青年節上,俄羅斯總統普京不無擔憂的警告,人類的未來將被人工智慧(AI)主導。透過基因重組創造的“超人類戰士”不但將會成真,而且比核彈更可怕。
普京說,人們如果不加節制的使用基因技術用於製造擁有特異功能的“怪人”。所創造的可以是數學家、音樂家,但更加可能的則是也一個完全沒有情感、不懂憐憫仁慈、也沒有恐懼、疼痛計程車兵(甚至殺人狂)。普京指出,這將是比原子彈更可怕的“科技結晶”,他呼籲世界各國政府,必須聯合商議訂立相關法規,阻止這種“超人類戰士”的研發。
普京強調,人類科技的進步的速度正在以越來越無法控制的高速狀態下執行,人類必須確保自身始終有能力掌控科技的發展,使之有利於世界和平和人類社會的安全穩定。否則將是人類社會的終結。請支援本團隊製作的《戰爭特典》《鐵血文庫》系列實體圖文書!獨立專業有種有料!