2021年4月15日,一支由中美科學家組成的科研團隊在《細胞》雜誌上發表了他們在嵌合體生物培養上最新的研究成果:《Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo》(人類擴充套件的多能幹細胞對猴胚離體的嵌合貢獻)。 這是迄今為止人類細胞最高並且存活時間最久的試驗。
一、什麼是人猴雜交胚胎實驗?
以前,這種人和獸的雜交通常用的方法有兩種。一種是胞質雜交,即先從動物的卵細胞中取出細胞核,再把人的細胞核移植進去,透過電擊讓細胞組織整合,產生一個新的細胞。 另一種是用一種動物的精子對另一種動物的卵子受精,使得受精卵中來自兩種動物的基因各佔一半。曾經俄羅斯的伊萬諾夫就做過該實驗,想透過讓人和黑猩猩雜交,得到一批力大無窮的,像電影里人猿一樣的戰爭武器,不過最後鑑於各方壓力,最後還是失敗告終。
目前,人獸雜交還有一種方法,生物學上稱為嵌合體實驗,即把一種動物的胚胎細胞和另一種動物的胚胎細胞混在一起,共同組成一個完整的胚胎。此次人猴雜交胚胎實驗就是著名的嵌合體實驗。實驗的具體做法就是把人擴充套件多能性幹細胞(人EPS細胞[能在胚胎內外生長成不同的細胞型別])注射到食蟹猴的一百餘個早期胚囊中,利用新開發的猴子胚胎體外培養體系進行培養。
實驗進行一天後在132個胚胎細胞中都檢測到了人類的細胞,10天后103個嵌合體仍然在發育中!一直到19天,也有三個嵌合體胚胎仍然存活,而且存活的幾個嵌合體中,人類細胞的比例很高,這些人類細胞已開始分化成不同的細胞型別,可以進一步發育成不同的器官。這讓研究者非常的高興,因為此前的研究中發現儘管能嵌合成功,但是效率很低!
瞭解了這些我們現在應該知道了,其實此次中外合作進行的人猴雜交胚胎並不是傳統意義上的雜交,比如馬和驢雜交產生驢子的那種實驗,而是利用人擴充套件多能幹細胞在實驗猴體內進行發育,也就是狸貓換太子,讓不知原因的實驗體長出人類的組織或是器官。
二、目的為何?
人猴雜交胚胎實驗有何目的?一方面,該研究發現了混合胚胎裡的人類細胞與猴子細胞之間存在一些新的交流通路,評估了人類擴充套件多功能幹細胞在食蟹猴中的嵌合能力。在過去的嵌合體研究中,人類細胞整合到宿主組織的效率很低。那麼,如果能理解這些通路的作用,有望讓我們克服不同物種間的障礙,提高產生嵌合體的效率,用於未來研究。
另一方面,人猴雜交胚胎嵌合體能夠研究早期人類發育,開發疾病模型,篩選潛在新藥,並製造可用於移植的細胞、組織或是器官。
特別是人類器官移植方面,現在每年全球有成千上百萬的人不能接受到合適的器官或者因為沒有足夠的器官而在焦急的等待中,普通人更是沒有錢去做這昂貴的手術,而且就算做好了手術的也會因為排斥作用需要經常服藥,最可怕的是產生了很多亂摘人體器官的人和組織威脅著正常人的生命!而該研究的貢獻,則讓我們朝著這個目標又邁進了一步。
三、存在倫理挑戰嗎?
沒有任何疑問,社會上只要是關於人獸雜交的實驗,必會受到廣泛的討論。醫學的推進就是對人類倫理道德邊界的推進,一點點重新整理人們的認知,這次人猴雜交胚胎也不例外。畢竟在這個講究生命至上的當代,人們也要考慮實驗是否會對動物甚至環境造成影響。
例如,動物在作為研究物件實驗後,有沒有什麼福利待遇,畢竟動物是有感覺的,那麼取卵的過程中就會造成不同程度的疼痛,甚至造成身體殘疾,因此你總不能利用完後就對這些實驗物件不管不問吧。
其次,在研究中是否更多考慮用豬牛來代替靈長類動物,畢竟豬牛做研究更有潛力,也不會太過於挑戰倫理邊界的風險。還有,目前並不是只有這一種方法可以實現製造人體器官、組織,3D列印器官技術也可以開展相應的研究,這樣還不會傷害動物。
當然,如果人猴雜交胚胎最後發育成某種生物,甚至最終被生下下來,那麼面臨的倫理問題更嚴重,因為你不可能知道到時候它們長什麼樣,是否有自主思想等。因此,眺望未來,我們也應該考慮如果有一天這樣的事情真的發生了,我們應該怎麼去處理?做到合理利用好這把“雙刃劍”!