人羊嵌合體培育過程圖
繼去年科學家首次成功研發出了人與豬的嵌合體後，近日，美國史丹福大學的科學家又首次將人類幹細胞導入綿羊胚胎，獲得了人羊嵌合體，研究團隊已經成功將胰腺移植到了小鼠體內。
3月15日，東北農業大學生命科學學院教授、家畜胚胎工程實驗室主任劉忠華告訴科技日報記者，雖然面臨著倫理等問題的爭議，但這項突破性的成果或許將幫助緩解全球性的器官捐獻短缺問題。
意義重大 或可能在動物身上培育人體器官
在美國，約有76000人在等待器官移植，在英國這一數據是6500人，而每位患者可能需要等待5年甚至更長時間。平均每天有32位患者在等待器官捐贈的過程中死去。
此前，儘管科學家已經成功培育了人豬嵌合體，使醫學界對利用它們培育人體器官感到振奮，但並沒有研究團隊將這一成果進一步推進。雖然科學家還無法直接從豬或羊身上獲取器官並移植到人體中，但他們相信，人體幹細胞可能是解決該問題的方法之一。
加州大學戴維斯分校的動物學家帕布羅·羅斯(Pablo Ross)參與了此次人羊嵌合體研究，他堅稱這是目前在醫學上很有前景的探索之一。
眾所周知，移植器官排異問題至今尚不能很好解決，器官移植者需要長期服用抗排異藥物來減少免疫系統對移植器官的攻擊。令人驚喜的是，利用人類—動物嵌合體得到的器官，攜帶的是本人的特異性免疫抗原，可以較大程度減少這種排異反應。
據介紹，該項目為治療1型糖尿病等其他疾病提供了可能。「我們採用動物嵌合體這項技術，在大鼠體內成功培育出一個成熟的小鼠胰腺，並把這個胰腺移植到1型糖尿病的小鼠體內。移植後，小鼠的血糖調節就趨於正常了。」該項目負責人、史丹福大學遺傳學教授中內博士(Hiro Nakuachi)上個月在美國科學發展協會年會上報告稱。
倫理爭議 擔心人體細胞進入實驗動物大腦
有意思的是，一年多之前，美國政府曾表示將為這類充滿爭議的實驗提供資助，但之後在收到來自動物權利團體超過兩萬次投訴之後，又撤回了資金。
爭議包括人們擔心會出現傳統印象中的「人頭羊身」或「羊臉人身」怪異形象。
面對爭議，中內博士在匯報中稱：「我們實驗創造出來的胚胎在28天後就被摧毀了。」
實際上，由於近年來，幹細胞和基因工程為不同物種間嵌合體的產生鋪平了道路，科學家希望培育更大的嵌合體動物，例如豬或者羊帶有人類器官。
然而，這面臨著嚴重的技術障礙和複雜的倫理問題。美國斯託瓦斯醫學研究所研究員李凌衡博士告訴科技日報記者，人們不希望嵌合後的動物體內有人的生殖細胞和神經細胞，尤其是嵌合體的大腦不能來源於人類，因此，生殖細胞和神經細胞是人類—動物嵌合體的倫理界限。
帕布羅·羅斯承認自己也有著類似的擔憂。
目前實驗中人類細胞在嵌合體中只佔了不到1%，如果最終目標是滿足人類器官移植的需求，就需要逐步提高嵌合體中人類細胞的比例，而這一過程將不可避免地引發更多的倫理問題。
羅斯表示，一切都取決於人體細胞在動物體內的活動能達到何種程度。如果它們擴散得比預想的要遠，比如進入實驗動物的大腦，那出於倫理原因，想要批准這樣的試驗估計就不可能了。
「如果這些細胞在發育過程中，不僅僅是嵌合到了預期的器官中去，而是參與到了其他器官的發育，比如神經系統或者是生殖系統等，這時候就會帶來非常複雜的倫理問題，這是大家對此類研究擔心的主要原因。」劉忠華也認為。
因此，劉忠華強調，如何有效控制這些細胞，不朝人們不希望它去的器官方向進行發育，是目前研究人員需要思考和研究的重點之一。
據劉忠華掌握的情況，目前在中國還沒有出臺專門針對做人與動物嵌合胚胎發育的管理政策。
「但是，科研工作者所在單位都有倫理委員會，在開展人與動物胚胎嵌合發育相關研究之前，都需要上報倫理委員會進行備案和審批。只有通過倫理委員會的審核之後，才能夠開展相關的工作。所以，在我國儘管還沒上升到政策層面，但是在體系內的管理上是非常嚴格的。」劉忠華說。
路途遙遠 技術真正能實際應用還要闖關
在美國科學發展協會年會上，中內博士稱：「將此項技術應用到人類可能還需要5年—10年，但我們一定會等到技術成熟的這一天。」
作為我國首例採用成體體細胞作為核供體的克隆民豬項目的負責人，劉忠華坦言，從實際情況來看，這種技術路線是被學術界廣泛認可的，但在實踐過程中，人的細胞在動物胚胎中所佔的比例還不是很高，離實際的應用還有很長的距離。
劉忠華說，目前該工作面臨諸多研究難點，首先是如何提高人類細胞在動物的胚胎發育過程當中所佔有的比例以及控制它的去向。
「因為該研究的最終目標，是想在動物的體內培育出人的器官，或者是以人的細胞為主體的器官，那麼人類細胞在這個器官中所佔的比例是非常關鍵的參數，從目前報導的情況可以看出，這個比例並不高。」劉忠華說。
中內博士的研究團隊將人類幹細胞導入綿羊胚胎中，形成二者的嵌合體。而此次實驗所得的人—羊雜交動物中，人類細胞貢獻非常小，幾乎99%的基因來源於綿羊胚胎，其中人類細胞僅約10000個(或更少)。劉忠華說，美國史丹福大學的科學家首次培育出的人羊嵌合體，相比此前的研究已經是非常大的突破了，但由結果也可以看出，該項工作距離實際應用還有很長的路要走。
劉忠華認為，該研究工作還面臨第二個難點，就是控制細胞的走向，目前的設計思路是把原來動物胚胎裡控制某一個器官發育的關鍵基因敲除掉，這樣動物本身就沒有辦法發育出來這個器官。
「比如胰腺，把羊或者豬相關基因敲除掉，胰腺就不可能由動物胚胎，也就是羊或者豬自己的胚胎細胞發育而成，相當於這塊兒出現了空缺，這個空缺按照理論設計，就會由移進去的人胚胎幹細胞進行填充，從而就能夠長出一個人類細胞發育成的胰腺。」劉忠華說。
技術需要突破的難點，仍然離不開倫理問題的探討，劉忠華認為，首先，如何通過技術和理論的探索，來提高人細胞在這種嵌合胚胎發育過程當中參與的比例;其次，如何有效控制該細胞朝著人們希望它發育的那個器官方向發育，而不參與人們不希望發育的那些器官，這些都是目前亟待解決的問題。
「當然，以生產人類器官移植供體器官為目標來看，絕不僅限於這兩個問題，隨著相關工作的進展一定還會遇到其他不可預見的問題。」劉忠華表示。