日本批准人-动物混合胚胎实验：利用动物培育人类器官可行吗？

　　据《自然》杂志报道，日本政府开全球之先河，批准了国内一项人-动物胚胎实验。日本科学家进行的这种实验不是一些影视作品中所表现的依靠交配进行的“人兽杂交”，而是将人的iPS细胞注入不会生长某些器官的动物的胚胎内，以实验看这种细胞能否在这种动物体内长出相应的器官，从而为探索人体器官移植方面的研究提供重要的数据。

　　近日，西班牙《国家报》（El País）的报道透露，索尔克生物研究所的Juan Carlos Izpisúa Belmonte教授与西班牙穆尔西亚天主教大学的研究人员合作，制造出“人-猴细胞混合胚胎”。根据这一尚未经证实的报道，研究团队将人类的干细胞植入猴子胚胎中，从而期待在动物体内培育出人体器官。

　　不过， 研究人员在胚胎发育14天之前终止了这些胚胎的发育 。就在上周，日本政府批准了一个利用动物培育人类器官的研究项目，引发了社会的广泛关注。

　　▲Juan Carlos Izpisúa Belmonte教授，图源：网络

　　在医学方面由于人类器官的长期短缺，科学家将人体的干细胞注入其他物种的胚胎中（如羊、小鼠、猪），从而可使该物种身体上长出人类的器官，该技术也称为 “囊胚互补” ，可向我们提供移植器官供给的新途径。

　　倘若医学研究真达到这般地步，在未来，实现器官的私人定制也成为可能。相关试验也引发了不少科学家对于伦理问题的担忧。为何会用动物来培养人体器官？“囊胚互补”技术对人类究竟是利大于弊还是弊大于利？想要了解这些，就需要从一项政策开始说起——解除“十四天禁令”。

　　 “十四天禁令”，一项影响世界的政策

　　1978年7月25日，世界上第一位试管婴儿诞生于英国奥德姆总医院，取名为路易斯·布朗。伴随着他的诞生，整个世界都陷入了热议之中。有关于“胚胎生命权”的讨论在全社会蔓延开来，瞬间汇聚成一道“热浪”。在伦理上，胚胎在多久后算是一个真正的人？发育多久的胚胎就不能被用于实验……

　　▲1988年3月10日，中国大陆第一例试管婴儿诞生

　　随着人类胚胎学研究的深入，科学界提出了“十四天禁令”—— 对于医学研究而言，全球各国禁止超过14天的含有人体细胞的动物胚胎的生长或将这些胚胎移植到替代子宫中。

　　这条禁令，包含着人类对于一个生命诞生的共识。“人-动物杂交胚胎”一直是个饱受争议的国际性话题。尽管此类实验一直处在进行状态，但各国科研都遵循着“培养时间不得超过十四天”的规定。

　　▲2017年热议的“人猪胚胎”研究方法：科学家培养出人猪嵌合体，但还无法利用该技术培育人体器官，图源：网络

　　为何是十四天？因为， 十四天是人类胚胎拉长并形成原线（primitive streak）的时间，这条线标志着脊髓最终生长的通道。 美国洛克菲勒大学教授阿里·拜尔纳娄（Ali Brivanlou）教授说：“换句话说，这是你生命中最重要的时刻，不是离婚，也不是结婚或者生孩子，而是你把‘头’和‘屁股’分开的时刻。”

　　这项规定虽然没有在国际上有任何的法律约束，却是许多国家都在自觉遵守的“伦理守则”。这项守则还受到包括英国在内的12个国家受法律保护，包括美国在内的5个国家被当作指导方针。

　　出于人体胚胎的前沿科学研究以及人体器官移植的长期供需短缺等因素，这项禁令即将面临解除。 2019年7月26日，据《自然》杂志报道：日本政府批准了一项人-动物胚胎实验：可以创造含有人类细胞的动物胚胎并将其移植到代孕动物体内。同日，美国总统 批准了 关于在研究中使用人胎儿组织的限制措施（《科学》杂志报道）。

　　▲《自然》杂志对此事进行的报道（图片来源：《自然》杂志）

　　▲《科学》杂志对此事进行的报道（图片来源：《科学》杂志）

　　可以说，未来人体命脉的密码掌握在科学家手中。尽管各国仍旧限定不能将异种胚胎移植到人类子宫中，但是“十四天”禁令正面临着解除。此项日本政策解除了此前必须在14天内终止人类动物胚胎的限制，为开展涉及人-动物嵌合胚胎（将人类多能干细胞植入发育早期的动物胚胎中获得）研究开了绿灯。 进而放大了科学家在人类胚胎学的研究领域，这意味着旧的共识即将被打破，新的时代便即将来临。

　　 异种器官，医学发展的“双刃剑”

　　对于从事干细胞研究的日本科学家Hiromitsu Nakauchi(中内启光)教授来说，2019年7月30日是一个值得永远纪念的日子，在这一天他获得了日本的首例批准，准许他领衔的科研团队在小鼠和大鼠体内培养人类细胞。

　　▲Hiromitsu Nakauchi（图片来源：斯坦福大学）

　　Hiromitsu Nakauchi，“人兽嵌合体”的研究者，东京大学教授及斯坦福大学教授。他的研究目的，是培植出具有人类细胞的器官，并最终实现器官移植。 由于此技术使用病人自身的诱导性多能干细胞 （Induced pluripotent stem cells，简称“iPS细胞”）， 理论上可以避免组织排斥的问题，因此“人兽嵌合体”的研究非常具有临床器官移植应用的潜力。

　　▲大鼠胚胎(图片来源:Science Pictures ltd/SPL)

　　人兽嵌合体，也被称为“人兽混合胚胎”，是指同一个动物体内拥有动物和人两种细胞。它可能是人和动物的受精卵混合在一起发育的，也可能是通过移植入人类细胞或器官而形成的，还可能是人类细胞核移入动物去核卵细胞。目前做的最多的是鼠、羊、猪和猴的嵌合体。

　　然而，任何事物都有两面性。 “人-动物胚胎实验”这项研究同样如此，这是一把锋锐的“双刃剑”， 可以服务人类，为器官移植寻找“新途径”；也存在伦理风险。不少人提出疑虑，若是人类细胞偏离要发育的目标器官，进入正在发育的动物大脑，会不会影响动物的认知，从而产生拥有一定人类智慧的生物。这种事情在一些科幻电影中也并不少见，悄悄一个疏忽便会危急整个人类社会。

　　▲科幻电影中科学家培养出新型“生物”，图源：网络

　　对于公众普遍的顾虑， 中内启光 教授提出了自己的做法与研究思路， 目前他主要的研究方向是胰腺。 中内启光教授计划缓慢进行目前的实验，在一段时间内不会试图使任何杂交胚胎足月。 首先，他将分别培养杂交小鼠、大鼠胚胎至14.5和15.5天。 然后，他将申请在猪身上培育杂交胚胎，最长可到70天。

　　他还补充说道：“我们正在尝试进行有针对性的器官生成，这样一来，细胞就只能到达胰腺。”教授的做法是： 首先对实验鼠受精卵进行基因编辑，使其不能产生胰腺，而后向受精卵中植入人类iPS细胞，之后再将培育的含有人类细胞的动物胚胎“动物性集合胚”移植回实验鼠子宫。

　　▲Nakauchi教授将要进行的人-鼠胚胎实验示意图，图源：Nature

　　日本批准的这项实验与人们想象的“人兽杂交”有一定的区别，科研团队将一种名为iPS的细胞注入到不会生长某些器官的动物的胚胎内，以实验看这种细胞能否在这种动物体内长出相应的器官，从而为探索人体器官移植方面的研究提供重要的数据。 同时，他们也时刻监控实验鼠的大脑，一旦发现它的大脑中有超过30%是人类的，就会 立即终止实验 ，防止人性化动物诞生。

　　 明知有风险，为什么还要研究人-动物胚胎？

　　对于人类进行“人-动物胚胎实验”的议论不休，不少人并不看好此项研究，认为可能培育出人兽杂交的怪物来。也有一部分人力挺，认为研究成果将大大造福人类。其实，日本并不是第一个能够合法进行“人兽胚胎”试验的国家，英国才是西方第一个允许进行人兽胚胎实验的国家。就像当年“试管婴儿”诞生一样，同样存在着伦理风险压力，但是现在来看，试管婴儿技术是一项成熟可控、一项造福人类的医学技术。

　　▲2008年的数据显示，中国每年30万人死于肝衰竭，100万人在透析，只有1%能得到移植。图源：网络

　　据悉，我国每年有150万病患急需移植器官，但最终能获得供体，并接受移植的病人不到1万。为了活命，大概没有人会介意移植一个猪的器官。只要能用就行了。但是，猪的器官有个免疫排斥问题。然而，人兽嵌合体培养出的器官理论上没有免疫排斥的问题。因此，在器官极度匮乏的前提下，能够在动物中培育出人体器官，进而可以挽救大量面临器官衰竭的病人，这将是世界医学的又一次革命。

　　此外，建立人兽嵌合体利于疾病研究治疗。比如艾滋病、埃博拉等病毒就可以在实验动物（老鼠等）体内复制了。科学家通过这样的实验方法，就能加快该疾病治疗方法的研究。

　　除了人兽嵌合体培养出器官的研究，目前科学家们还通过器官猪的器官异种移植，干细胞诱导分化为器官等方法解决器官短缺的难题。目前，猪的异种器官移植进展很快，其中基因修饰猪胰岛移植到糖尿病猴体内发挥降血糖的功能长达400天，因此，基因修饰猪的异种胰岛移植可以很快进行治疗糖尿病患者的临床研究。

　　作者：牟丽莎 深圳大学第一附属医院（深圳市第二人民医院）研究员，中国细胞生物学学会会员，国家重点研发计划“异种胰岛的大动物试验”课题组长，主要研究方向为异种器官移植。

　　本文转载自：腾讯科普