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生物医学的伦理边界在哪里?中美人-猴混合胚胎研究引发争议

4月16日,由中美科学家共同领衔的一支科研团队宣布他们制造出了首个由人类细胞和猴子细胞共同组成的胚胎。

4月16日,由中美科学家共同领衔的一支科研团队宣布他们制造出了首个由人类细胞和猴子细胞共同组成的胚胎,并将结果发表在了《细胞》杂志上。有科学家认为,这篇论文是干细胞和跨物种嵌合体领域的里程碑。同时,《自然》杂志对该研究呈现出的潜在伦理问题进行了探讨。

人-猴混合胚胎是怎么回事?

自上世纪70年代起,科学家们就在研究跨物种的嵌合体,以了解早期发育如何进行,或是寻找在医疗上的潜在应用。2017年,科学家们将小鼠干细胞发育成的胰脏,移植到了大鼠的胚胎中,治好了后者的糖尿病。但在同一年,美国Salk研究所的 Juan Carlos Izpisúa Belmonte 在亲缘关系较远的动物身上却没有取得积极的成果——他们将人类的干细胞植入到了猪的胚胎里。几周后,大约每10万个细胞里,只有1个细胞属于人类。

人-猴混合胚胎研究论文的通讯作者之一Juan Carlos Izpisúa Belmonte(图源:Salk研究所官网)

Belmonte是本次人-猴混合胚胎的负责人之一。在本研究中,科学家们使用了和人亲缘关系更近的动物——猴子。他们先从猴子体内分离出了受精卵,在培养皿里生长。受精的6天后,他们又给132个猴子胚胎注入了人类的扩展多能干细胞(能在胚胎内外生长成不同的细胞类型)。随后,研究人员们观察这些胚胎的发育情况,了解两类细胞能否共存。

受精的10天后,还有103个嵌合胚胎还在继续发育,将近8成。但在之后,胚胎的生存率迅速下降:11天后,数量剩下91个;17天后,数量变成了12个;到了第19天,只有3个嵌合胚胎依旧存活。

从另外一个角度看,这些胚胎中都维持了较高比例的人类细胞。这些人类细胞已开始分化成不同的细胞类型,可以进一步发育成不同的器官。“总体来看,每一个胚胎里都有人类细胞,且这些细胞增殖和分化到了不同的程度。” Belmonte说道。

人-猴混合胚胎有什么意义?

无论是刊登本论文的《细胞》杂志,还是另两本顶尖学术期刊《科学》和《自然》,都对这项研究进行了进一步的报道,也采访了许多生物学家,邀请他们发表观点。

《科学》和《自然》杂志均对这项研究进行了评论报道。

Belmonte在新闻稿中指出,通过转录组分析,该研究发现混合胚胎里的人类细胞与猴子细胞之间存在一些新的交流通路。在过去的嵌合体研究中,人类细胞整合到宿主组织的效率很低。而如果能理解这些通路的作用,有望让我们克服不同物种间的障碍,提高产生嵌合体的效率,用于未来研究。长远来看,研究人员们希望能用这些嵌合体研究早期人类发育,开发疾病模型,筛选潜在新药,并制造可用于移植的细胞、组织或是器官。

《科学》杂志的报道开头也提到了此类研究的潜在意义。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。而本研究的发现,则让我们朝着这个目标又迈进了一步。如果说猪和人的器官尺寸比较接近,有望用于跨物种的移植,而人-猪嵌合体的研究又难言顺利,本研究或许能提供一些技术上的洞见。

由人-猴细胞组成的嵌合胚胎。图源:季维智,昆明理工大学

加州理工学院教授Magdalena Zernicka-Goetz 则从干细胞的角度提出了她的看法:“这篇论文彰显了人类多能干细胞整合入猴子胚胎的能力。”但她也指出,我们还无法控制哪些细胞能发育成哪类组织。想要更广泛地应用这些模型,这是未来需要取得突破的关键。

伦理上的讨论

毫无疑问,涉及将人类细胞与其它动物的胚胎进行嵌合的研究,一定会带来伦理上的讨论。《细胞》杂志今日发表的一篇评论文章进行了详细探讨。该文章指出,生物医学上的研究,往往总会不断推进伦理的边界;另一方面,我们也需要考虑不同的研究对人类,对动物,以及对环境的影响。

首先,我们需要优先考虑动物的福利。对于非人灵长类动物这样有感觉的生物,尤其如此。比如我们可以讨论本研究中,动物取卵的过程是否有风险和痛苦;其次,尽管 “人的要素” 在本研究中被淡化了,但在研究中依旧存在。比如谁提供了这些干细胞,他们是否同意用自己的细胞进行具有争议性的实验;第三,将人类细胞与非人动物的细胞或组织进行混合的想法,会激起强烈的反应;第四,此类研究也应该做好对公众的信息透露。如果突然公布这些可能令人不安的研究结果,会产生潜在的严重后果,也影响到公众对科学界的信任。

另一些科学家指出,对于器官和组织的来源,此类关于嵌合体的研究具有高度敏感性。比如西班牙一所大学的发育生物学家 Alfonso Martinez Arias 提到,相比猴子,用牛与猪来做研究 “更具潜力,且不会有挑战伦理边界的风险。” 另外,目前的类器官领域也有望让我们不使用动物,就开展相应的研究。

最后,《细胞》的评论文章提到,上述的讨论仅限于本研究自身。倘若这些人-猴混合胚胎不只是停留在体外实验的阶段,而是进入了体内实验,植入到了动物体内,最后发育成某种生物,甚至最终被生下,那么显然面临的伦理问题要复杂得多。尽管本研究的目的并非如此,但展望未来,人类应当开始思索这些可能性,并想好我们应该怎么办。

注:本文首发于微信公众号“学术经纬”,《知识分子》获授权转载。

参考资料:(可上下滑动浏览)

[1] Tao Tan et al., (2021) Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo, Cell, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.02

[2] Henry T. Greely and Nita A. Farahany, (2021), Advancing the ethical dialogue about monkey/human chimeric embryos, Cell, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.044

[3] Lab-grown embryos mix human and monkey cells for the first time, Retrieved April 15, 2021, from https://www.sciencemag.org/news/2021/04/lab-grown-embryos-mix-human-and-monkey-cells-first-time

[4] First monkey–human embryos reignite debate over hybrid animals, Retrieved April 15, 2021, from https://www.nature.com/articles/d41586-021-01001-2

[5] Researchers generate human-monkey chimeric embryos, Retrieved April 15, 2021, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-04/cp-rgh040821.php



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