離開子宮的又一步:人類胚胎在體外存活了兩周!

2021-01-16 果殼

(井木犴/譯)幾十年前科學家就可以在實驗室內製造和研究人類胚胎了,但是還從來沒有一個真正的人在實驗室裡被「造」出來。差得遠了:胚胎在體外存活的時間一直無法超過一星期。

很大程度上這是因為,人類胚胎開始發育之後的一星期,它就要植入子宮裡了。沒有來自子宮的信號,哪怕灌給它再多的營養也沒用,孤零零的胚胎只能死掉。這意味著早期人類發育中有許多細緻研究都做不成。 

至少以前研究者是這樣認為的。但是現在,研究人員找到了讓人類胚胎在實驗室裡比以前多生存一周的方法。胚胎將在多生存的一周裡度過發育的一個關鍵時期。 


發育到第10天時的人類胚胎。圖片來源:University of Cambridge

他們認為,這一進展能夠帶來關於人類發育的重要進步,並將指引我們更深入理解流產和先天缺陷的影響因素。參與這一研究的英格蘭劍橋大學的發育生物學教授瑪格德萊娜·澤爾尼卡-格茨(Magdelena Zernicka-Goetz)說:「能在實驗室裡做這些研究,將會有巨大的益處」。與此同時,這也是邁向人造子宮的第一步。

但是這一進展也重新引發了一場辯論——在實驗室中研究人類胚胎所涉及的倫理問題。特別是,長期以來研究者約定人類胚胎只能在實驗室裡存活不超過14天,這一規定是否需要更改。 


這項研究於周三在《自然》(Nature)和《自然·細胞生物學》(Nature Cell Biology)上各發表了一篇文章。它的基礎是澤爾尼卡-格茨團隊不久前的發現——如何讓小鼠胚胎在實驗室環境下存活更久。

當時研究者設計了一組特殊的胺基酸、激素和生長因子混合物,按照澤爾尼卡-格茨的說法,「可以使胚胎感覺和在母親體內一樣舒服。」 

接下來的大問題就是:同樣的混合物會不會使人類胚胎生存得更久?在此之前,人類胚胎實驗室內生存時間上限是大概7天

澤爾尼卡-格茨的團隊,還有在紐約的洛克菲勒大學(Rockefeller University)的另一個團隊決定嘗試一下。 

結果,他們成功了。人類胚胎在實驗室裡多發育了一周。 


受精後12天,不同的分子標記展示了人類胚胎內的結構和細胞類型。圖中綠色為上胚層。圖片來源:Gist Croft, Alessia Deglincerti, and Ali H. Brivanlou/The Rockefeller University

澤爾尼卡-格茨說,能越過以前的極限是「非常重要的」。這是因為發育的第七天是人類胚胎嵌入母親身體的時候。科學家們曾認為胚胎只有安全地在子宮內並接收來自母親身體的指令才能保持發育。

但是這項新研究中的胚胎就像在子宮裡一樣植入了培養皿中。接下來它們就開始自我組織,形成身體內各個複雜器官組織結構的極早期階段。 

紐約洛克菲勒大學的胚胎學家阿里·布林瓦盧(Ali Brinvalou)說:「這是實驗室裡一個重大突破。」 

「所有讓胚胎繼續發育所需的信息都已經保存在這一小撮細胞裡了。」他說,「這對於我們還有整個研究領域都是一個巨大的驚喜。」


胚胎那一小團細胞是怎麼變成一個複雜的人的?研究人員們所知甚少。布林瓦盧說,這完全是一個「黑箱」。 

「這讓我感到不安,也讓我有點兒尷尬,」他說,「因為我對果蠅、青蛙、魚還有鳥的了解比對我自己發育的了解更多。」 


題圖這張照片大約是發育54天左右的胚胎。

這一進展應該會幫助科學家們探究許多存在已久的問題,包括:為什麼有那麼多妊娠以流產告終?不孕症治療可以如何改進?先天缺陷是由什麼造成的?胚胎幹細胞究竟是如何工作的? 

「我們會學到我們想像不到的東西,」 布林瓦盧說。「這就像是問:『如果看一組哈勃空間望遠鏡全新拍攝的照片,我可以從中學到什麼?』很難回答這個問題,除非你真的看到了這些照片。」

其他研究人員也認同這個研究進展非常有前景。在一篇針對此研究的評論中,多倫多病童醫院的珍妮特·羅桑特(Janet Rossant)說這項研究可以為研究人員們「提供重要信息」。 

而這就讓我們回到了「14天規則」的當下狀態了。


凱斯西儲大學的生物倫理學家因索·休恩(InsooHyun)說:「如果沒有其他辦法可以獲得對人類有益的有價值信息,我認為討論一下是否可能重新商定這個停止點的位置,是絕對值得的。」 

對於那些認為對人類胚胎進行實驗本身就是道德錯誤的人,允許胚胎進一步發育是很值得擔憂的。 

芝加哥大學的醫生與生物倫理學家丹尼爾·蘇爾馬西(Daniel Sulmasy)說:「14天規定對科學家們能做的事情有很強的約束。一旦這個規定沒有了,這等於是說人類胚胎研究裡想做什麼都可以了。」 

「必須回答這個問題:『為了獲得科學知識,我們對人類的所作所為是否有任何限制?』還有,都誰能算作人類?」 蘇爾馬西說。


14天規則制定的時候,研究者還根本沒法讓胚胎在實驗室內生存這麼久。 而眼下這項研究,因為這個存在已久的規定,這兩組科學家在胚胎發育到14天的時候就主動終止了。但是這一研究也表明,他們本來是有能力讓胚胎生存更久的。 

當年選定十四天這個時間節點,是因為當時人們認為十四天大概是胚胎將要形成「原線(primitive streak)」的時間。這個結構讓胚胎開始產生更進一步的結構和個體性。 

休恩說:「政策制定者還有其他人已經討論了這個發育時間點,他們指出,如果人們認為人就是在這個時間點上首次成為獨一無二的個體,那麼它可能對人的道德信仰有重大意義。」 

但休恩在和新研究同時發表的一篇論文中主張,最新進展意味著是時候重新思考這條規則了。 

「現在我們還面臨更多的問題——如果將這條時間限制延後,有好的科學證據支持嗎?」休恩說,「在今天的科學環境下,14天規定的目的是什麼?我們還願不願意保留它?」 

但是休恩強調,任何對14天規定的調整都需要謹慎和合作的國際討論,至少和當年創造這條規定的討論一樣。

 (編輯:Ent)


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