來自索爾克生物科學研究所和昆明理工大學的研究人員已經將人類幹細胞注入靈長類動物胚胎,並能夠在相當長的一段時間內培育嵌合胚胎,最長可達20天。
這項研究儘管存在倫理問題,但仍有可能為發育生物學和進化提供新的視角。這對開發人類生物學和疾病的新模型也有意義。4月15日,相關論文刊登於Cell Press細胞出版社旗下期刊Cell(《細胞》)。
“因為我們無法在人體上進行某些型別的實驗,那就必須有更好的模型更準確地研究和理解人類生物學和疾病。”論文資深作者、美國索爾克生物科學研究所基因表達實驗室教授Juan Carlos Izpisua Belmonte說,“實驗生物學的一個重要目標是發展模型系統,以便在活體條件下研究人類疾病。”
20世紀70年代,哺乳動物的種間嵌合體開始出現,當時首先在齧齒類動物身上產生,被用於研究早期發育過程。去年,中國昆明理工大學教授季維智團隊取得了使這項新研究成為可能的進展,研發出使獼猴胚胎在體外長時間存活並生長的新技術。
在新研究中,研究人員在培育出猴子胚胎6天后,向每個猴子胚胎注射了25個人類細胞。這些細胞來自於一種被稱為擴充套件多能幹細胞的誘導多能幹細胞系,該細胞繫有潛力對胚胎和胚胎外組織均有貢獻。一天後,研究人員在132個胚胎中檢測到人類細胞。10天后,103個嵌合胚胎仍在發育。但存活率很快開始下降,到了第19天,只有3個嵌合體還活著。然而,重要的是,在胚胎繼續生長的過程中,人類細胞的比例仍然很高。
“從歷史上看,人與動物嵌合體一直受到效率低下和人類細胞與宿主物種融合的困擾。”Izpisua Belmonte說,“人類和非人靈長類動物的嵌合體在進化時間軸上,比所有其他物種更接近人類,它能讓我們更好地瞭解進化是否強加給嵌合體世代障礙,以及我們是否有辦法克服這些障礙。”
研究人員對來自這些胚胎的人類和猴子細胞進行了轉錄組分析。Izpisua Belmonte解釋說:“透過這些分析,我們在嵌合體細胞中發現了幾種新的或加強的溝通途徑。瞭解哪些途徑參與了嵌合體細胞的通訊,將使我們有可能加強這種通訊,並提高那些在進化上離人類很遠的宿主物種的嵌合效率。”
該研究下一步的重點是更詳細地評估參與種間通訊的所有分子途徑,並找出對發育過程至關重要的途徑。從長遠來看,研究人員不僅希望利用嵌合體研究早期人類發育、設計疾病模型,而且希望找到篩選新藥以及產生可移植細胞、組織或器官的新方法。
同期期刊發表的評論文章概述了製作人類/非人靈長類嵌合體的潛在倫理考慮。Izpisua Belmonte也指出,“作為科學家,我們有責任進行深入研究,並遵循所有的道德、法律和社會準則。”他還說,在開始這項工作之前,他們就在機構層面,以及透過與第三方生物倫理學家接觸進行了倫理諮詢和審查。“這種徹底而詳細的過程幫助指導了我們的實驗。”