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■本報記者 胡珉琦
20世紀末的一部電影《深海變種》中，科學家為了研製抗老年痴呆症的神奇藥丸，以古老的生物鯊魚為實驗對象，加大其腦容量，以便萃取更多腦蛋白，卻使得鯊魚越來越強大，最終演變為一場巨大的災難。
誕生高智商動物是科幻作品經久不衰的主題之一。而近日，美國羅切斯特大學醫學中心的科學家將人類大腦細胞注入到小鼠中，結果發現，它們變得比同類更為「聰明」。
不必擔心，「半人腦老鼠」實驗並不是為了創造出更為強大的變種，而是為了更好地了解人類的腦部疾病。
「半人腦老鼠」還是老鼠
羅切斯特大學的研究團隊給小鼠注入了從捐贈的人類胎兒中提取的未分化的神經膠質細胞。在接下去一年的時間裡，它們分化成了成熟的星形膠質細胞，數量也由最初的30萬增殖到了1200萬個，並替代了小鼠大腦原有的相同類型的細胞。
對比發現，在針對小鼠的記憶和認知的標準測試中，「半人腦老鼠」比正常小鼠的記憶力提升了四倍。因此，研究人員認為，通過注射植入人類大腦細胞可使動物們變得更加聰明。
對此，有科學家擔憂，這類實驗可能導致一些高智商動物的誕生。不過，該研究負責人、美國羅切斯特大學醫學中心研究員史蒂芬·高德曼博士則表示，該研究並不是在老鼠身體上培育人類大腦，只是提高老鼠大腦神經細胞系統的效能，並不會出現類似人類的思維能力。
北京大學心理系教授沈政向《中國科學報》記者解釋，神經膠質細胞並非神經元。它們廣泛分布於中樞和周圍神經系統，數量比神經元大得多。它們參與神經元的活動，但主要是對神經元具有支持、保護、營養等功能，而沒有感受刺激和傳導衝動的功能，因此，它們並不是神經活動的載體，不可能傳遞信息。
「從本質上說，『半人腦老鼠』還是老鼠，不可能成為變種。」沈政說。
動物變種的倫理界限
事實上，此類「半人腦老鼠」實驗並不是新近出現的研究。
2005年，加利福尼亞聖地牙哥索克研究院遺傳學實驗室教授弗瑞德·蓋奇帶領的研究團隊，將人類胚胎幹細胞植入了幾隻只有14天大的實驗鼠胚胎內，每隻實驗鼠胚胎植入10萬枚。這些小老鼠出生時大腦裡就攜帶了0.1%的人類腦細胞。
研究發現，那些植入老鼠胚胎的人類胚胎幹細胞雖然不是很成熟，但卻能在老鼠的胚胎中繼續發育成熟，並和老鼠的幹細胞融合在一起，共同形成老鼠的新腦。
該實驗在當時還引來了不小的倫理爭議。
人獸雜交生物，將使得人類與動物的界限被打破，穩定的生態平衡遭到破壞。
「當它們具有一部分人類的屬性時，它們的道德地位都需要被重新考量。」北京協和醫學院人文學院教授張新慶認為，到時，人與這種生物的關係，這種生物與周圍環境的關係都要重新建立。
但在張新慶看來，這種結果的可能性本身是受到質疑的。「因為人類的大腦是一個整體，只增強動物某些部分的神經細胞，無法使它們擁有人類大腦的複雜功能。」
正如瑞德·蓋奇所說，它們距離人腦和人性還有些遙遠。
不過，也正是考慮到潛在的倫理風險，研究人員一般在開展這類實驗時還是非常小心的。 他們將確保這些實驗動物在可能表現出人類的某些行為特徵時，立即停止試驗。
高德曼也表示，研究團隊不會嘗試把人類細胞植入到猴子體內。
幹細胞治療研究的普遍策略
如果不是為了誕生高智商動物，跨物種動物幹細胞移植的實驗目的何在？
高德曼認為，具備混種大腦的老鼠對於研究精神分裂症等精神方面的疾病具有重要意義，還可用於測試多發性硬化症等疾病的新治療方案。
這是因為，研究團隊在一個平行實驗中發現，當人類未分化的神經膠質細胞被植入到難以形成髓磷脂的小鼠體內時，它們會分化成少突膠質細胞。髓鞘具有絕緣作用，可以防止神經衝動傳導時的電流擴散，保證神經元活動不會相互幹擾。如果髓鞘缺失，可能誘發多發性硬化症。而髓鞘本身就是由少突膠質細胞突起形成的。因此，神經膠質細胞移植可能用於治療此類中樞神經脫髓鞘疾病。
就在今年10月，《美國科學院院刊》（PNAS）發表了一篇北京大學分子醫學研究所周專教授研究團隊的文章。他們在體外培養的條件下，將人源胚胎幹細胞分化產生神經幹細胞，以65%的效率定向轉化為多巴胺樣神經元，並將這些神經元移植到了患有帕金森病大鼠的紋狀體中。結果顯示，這些移植的多巴胺樣神經元可以通過分泌多巴胺，使紋狀體中多巴胺的釋放和再攝取得到顯著的改善，而且還緩解了患帕金森病大鼠的運動功能障礙。
該論文第一作者、北京大學分子醫學研究所博士研究生康新江告訴《中國科學報》記者，目前，幹細胞治療研究的普遍策略就是把人類的幹細胞移植到大、小鼠中進行研究。「這類實驗的目的是在動物中驗證幹細胞的治療作用或治療機制。」
不難理解，按照傳統的動物模型，一般採用同種動物移植，但無法消除的是與臨床試驗的跨度。跨物種動物幹細胞移植實驗則可以作為與人體實驗之間的中間橋梁。
國家幹細胞工程技術研究中心主任、中國醫學科學院血液學研究所教授韓忠朝也表示，通過這種實驗設計，可以幫助研究人員在進行人體試驗前就大致判斷是否有治療可能、是否有嚴重的併發症。
康新江提到，儘管人類細胞移植到小鼠中與移植到人類自身的作用從理論上來說是一致的，跨物種的細胞注射後通常還是存在免疫排斥的。
因此，韓忠朝解釋，有時根據需要，研究人員會選擇免疫缺陷的小鼠來做實驗，減少排異反應。
「值得注意的是，有的組織，例如神經系統，本身就少見排異。」韓忠朝說，「這是因為，排異與免疫細胞反應有關，而神經組織免疫細胞較少。」
延伸閱讀
備受爭議的「混種實驗」
出於疾病研究和治療的目的，科學家曾將人類的幹細胞注入到不少動物的胚胎中，研製出了一些實驗性的「人獸混種」。
美國明尼蘇達州羅切斯特馬約醫院的傑弗裡·普拉特將人血幹細胞注入豬的胚胎，這些豬體內的血管中既流著豬的血，也流著人的血。他認為這對醫學界是一項重要的發現。因為科學家一直在考慮將一些豬器官移植到病人身上，但同時又不知道豬身上的病毒會不會潛入人體內，對人類形成危害。如今科學家發現這一擔心是真實的，因為豬體內的病毒可以通過人豬細胞的融合獲得感染人類的途徑。
美國內華達大學雷諾分校的伊斯梅爾·贊加尼將人骨髓幹細胞注射進羊胚胎的腹膜內，獲得了擁有15%的人類細胞的羊。實驗希望在其他動物體內製造出人類器官，以解決可供移植的器官嚴重匱乏的問題。
耶魯大學的尤金·雷蒙德和加利福尼亞「伯納姆協會」幹細胞研究中心主任埃文·辛德在猴子腦內注入了800萬個人類腦細胞，目的是為了研究人類腦細胞和運動神經元的秘密，從而找到醫治帕金森氏症的方法。
加拿大麥吉爾大學的巴拉班從發育中的鵪鶉體內取出小部分腦組織，然後將其植入發育中的雞腦中，培育出的雞能鳴叫，並且具有鵪鶉特有的頭部搖擺行為。這證明，所形成的雞腦中包含鵪鶉鳴叫的神經迴路，也證明複雜的行為能在物種間轉移。（朱香整理）
《中國科學報》 (2014-12-19 第8版 新知)