含有4%人類細胞的老鼠!這個『人鼠雜交』嵌合體胚胎試驗的背後

2020-12-22 山西晚報

奇美拉(Chimera )是希臘神話中一種能噴火的怪物,它長著獅子的頭顱,山羊身子和毒蛇變成的尾巴。

而在現代生物醫學領域,奇美拉(Chimera )被用來指代不同基因型細胞所構成的生物體,中文翻譯為嵌合體。

嵌合體生物早已不是什麼新鮮事物了,從過去發現的體內包含了好幾組DNA的人類,到人類在試驗中把一種動物的細胞嵌入另一種動物體內……

然而幾天天,5月13日《科學前沿》期刊上的一篇新報導,卻引發了人們對嵌合體的空前擔憂:

紐約州立大學布法羅分校的科學家們,將人類細胞成功嵌入小鼠的身體,造就了一個有史以來人類細胞比例最高(高達4%)的嵌合體生物。是迄今為止融合人類和鼠細胞最徹底的一次雜交胚胎試驗。

而且,這些人體細胞在小鼠胚胎內迅速發育,已經開始分化成肝臟心臟等組織細胞,甚至開始發育出人類大腦細胞……

這條消息也在網上引起了相當多的關注。

一方面,這次人鼠嵌合體試驗的成功,將大大推動「從動物身上培養人體器官可供移植」的進程。

另一方面,試驗也引發了不同以往的巨大擔憂:

如果研究繼續推進,任由小鼠體內的人類細胞繼續生長分化,會不會真的如同科幻電影裡演的那樣,製造出「人鼠」甚至「鼠人」,最終觸及倫理的底線……

這一切,讓我們從頭捋一捋。

說到底,這類試驗的初衷還是為了人類自身,目的解決器官短缺的問題。

人類需要移植的器官一直緊缺,於是科學家便開始想辦法:

如果動物細胞嵌入試驗成功,不就可以在動物培育出人體器官,需要時直接從它們身上取不就行了?

基於這方面的考慮,人類從1984年起就開始了嵌合體試驗,當時,科學家用綿羊和山羊的體細胞進行了胚胎融合試驗。

綿羊和山羊雖然都帶個羊字,卻因染色體數量的不同存在「生殖隔離」,也就是兩者之間不能自然交配產生後代。

而當時的科學家試著融合了兩種羊的胚胎,創造出了一隻奇美拉羊,這隻奇美拉羊竟然一直活到了成年。

看起來,血統相近的動物是能夠成功嵌合的。

那麼人類呢?

把人類細胞融合到動物體內,能在動物身上長出人體器官嗎?

這樣的設想並非天方夜譚,而是有科學根據的,人體體內的幹細胞被稱為「萬用細胞」,是一種未充分分化,尚不成熟的細胞,它們有發育成血液、腦、骨骼和人體各種器官的潛力。

如果在動物胚胎裡融合進人體幹細胞,並讓人體幹細胞發揮作用,再經過適當的誘導,就有可能在動物身上長出人類的肝臟,腎臟之類的器官。

也因此,進入21世紀以後,不少生物科研團隊都積極在這一課題上進行大膽的嘗試,同時也在試驗中遭遇了巨大的道德倫理阻力。

最有名的莫過於加州科學家Juan Izpisua Belmonte的試驗。

Belmonte和他的團隊在2017年進行了史上第一次和人和豬的嵌合體試驗。

這一次試驗結果不太理想,這隻豬胚胎體內的人類細胞比例只有10萬分之一,這點比例想指望人體細胞發揮出主導作用,在豬身上長出人體器官,顯然是不可能的。

之後Belmonte和團隊又嘗試了在猴子胚胎裡嵌入人體幹細胞,並在相應的基因上做了修改,當時的試驗看起來融合順利,但是在14天之後便銷毀了胚胎。

這樣做也是出於倫理方面的考慮,據了解,人獸混合胚胎試驗的國際通行慣例是:

在14天內將胚胎銷毀,因為第14天是神經系統逐步成形的第一天,也是胚胎分裂的最後一天…

而在這以後,2019年中國科學家團隊也做過豬猴嵌合體的試驗,參與試驗的胚胎僅有兩個存活,也都在出生後一星期內死亡。

可以說,截止到去年,人和動物嵌合體試驗都沒有什麼突破性的進展,

究其原因,科學家們認為:

還是因為人類的幹細胞實在是太挑剔了,進入很多動物體內都不能自如地生長發育,例如之前試驗過的豬和猴……

然而今年,紐約州立大學布法羅分校和美國羅斯維爾帕克癌症研究所的科研人員合作,決定啟用小鼠作為試驗對象,展開人和小鼠的嵌合體雜交試驗,這一次,終於有了驚人的發現……

研究人員把10到12組年輕人類的幹細胞注入到包含60到80個鼠細胞的小鼠胚胎裡,並讓這個人鼠嵌合體胚胎自由生長17天。

就這樣,令人震驚的結果出現了:

儘管體內包藏了人體幹細胞,這些人鼠嵌合體胚胎竟然一直在正常地生長。

檢測記錄顯示,這些人鼠嵌合體胚胎中,人類細胞的比例相當高,比例最低的0.1%,比例最高的竟然達到了4%…

而研究人員更是驚訝地發現:

嵌入老鼠胚胎的人類細胞已經開始分化成組織器官,有的分化成肝臟,有的分化成心臟細胞,還有的要變成骨髓和血液。尤其人類的紅血球細胞,在胚胎內的含量相當豐富!

在小鼠的這些不同的器官裡,都有人類細胞的存在。

然而,伴隨著這些可喜的突破,同樣也出現了令人驚恐的方面:

一小部分人體細胞開始分化出人類腦細胞……

其中一個胚胎,更是在小鼠身上發展出了人類感光細胞,這原本是人類眼球用於感受光線的組織!

藍色為小鼠胚胎的眼球,綠色為人體細胞

不過研究人員也確認,所有的人體細胞都沒有在小鼠體內分化成精細胞和卵細胞這些遺傳組織。

除此以外,研究人員還有一個更驚人的發現:

人體細胞獨立生長時,要分化成組織器官,如肝臟,血液,心臟等,通常來說過程都非常緩慢,

然而這一次,這些人體細胞在適應了「宿主」——小鼠胚胎以後,竟然開始了飛速生長……

綠色部分為人體細胞

布法羅分校的馮教授對此透露:

「你把同樣的人體細胞注入到小鼠胚胎內,它們會生長得非常快,僅僅17天,居然就能獲得成熟的細胞。要知道,這些細胞在人體內發育成型通常需要好幾個月……」

當然,像過去很多次試驗一樣,人鼠嵌合體試驗的胚胎最終會被銷毀掉,但試驗的結果卻是意義重大的。

當年成功進行第一項人和動物嵌合體試驗的Belmonte教授,最近也對這個試驗給予了高度評價:

「對我來說是相當震撼的,它代表著這個領域一個巨大的進步……」

當然,Belmonte教授同時也強調,還需要其他科學家重複這項實驗,才能證明這項研究的可行性。

如果人類和小鼠嵌合體試驗最終被證實成功,或許在不遠的將來,人鼠嵌合體將成為人類器官移植的重要來源,小鼠也將成為的人類患者的最大救星。

然而同時,這也將引發更為巨大的,倫理方面的擔憂,正如此前一些科學家所擔心的:

「如果在動物的大腦中形成人類的大腦細胞怎麼辦?這些動物會擁有自我意識嗎?再或者,如果這些幹細胞變成精子細胞呢?」

那樣的話,「鼠人」或者「人鼠」,看起來就真不是科幻片了……

來源:英國那些事

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