近日,《自然》雜誌報導了一則讓人震驚的新聞——日本批准了第一例雜交胚胎實驗,並允許研究者將胚胎「生下來」養大,最終目的或許是取得一個適合人類移植的胰腺。此前,因為倫理問題,日本、美國在內的少數國家即便允許將人類細胞引入動物胚胎,也一律遵循「14天原則」從未真正「生產」雜交胚胎。
14天原則起源於1979年,內容包括禁止含有人類細胞的動物胚胎生長超過14天,以及將這些胚胎移植到代孕子宮中,原因有二。其一,當時的科技水平很難讓胚胎在體外生存14天以上;其二,當時研究者認為胚胎發育到14天時會形成「原線」,使得胚胎開始擁有個體特徵,產生生命倫理問題。
而今年3月,日本打算第一個打破14天原則,允許在動物體內培育人類器官,從而加強利用動物培育可用於移植的人體器官研究。根據這項新規,日本東京大學、美國史丹福大學的生物學家中內啟光的試驗計劃已經被批准。中內啟光在iPS細胞(誘導多功能幹細胞)方面多有建樹,已成為在小鼠體內培育出另一品種的大鼠胰臟,而他的最新計劃就是將人類iPS細胞植入小鼠和大鼠胚胎,最終獲得可移植給糖尿病患者的人類胰臟。
基於iPS細胞的PSCs技術是通過導入特定轉錄因子基因讓終末分化的體細胞重新編程為多能性幹細胞,即逆轉細胞分化過程獲得可以分化成不同功能細胞的幹細胞,過程中不使用胚胎細胞或卵細胞,因此不牽扯倫理學問題。研究人員會先修改實驗動物的受精卵基因,使其無法正常表達特定器官,然而向受精卵中植入iPS細胞,培育含有雜交細胞的「動物性集合胚」,之後將其移植到代孕動物子宮。
2017年,中內啟光成功將大鼠(21對染色體)iPS細胞植入小鼠(20對染色體)體內,使後者經過細胞分裂擁有了大鼠胰臟,並成功治好了一隻患有糖尿病的大鼠;去年,中內啟光曾將人類iPS細胞引入羊胚胎,結果發現人類細胞在羊身上並不能很好地生長,不僅無法成功長出胰腺,類細胞數量也極為稀少。原因或許和物種之間差異較大時(小鼠和大鼠之間同樣存在生殖隔離)會激活相關壓制生長的分子學機制有關,使得豬和羊的胚胎很難讓人類的細胞生長,甚至在老鼠體內同樣如此。
因此,中內啟光的計劃的首批目標是攻克iPS細胞生長難題,先分別培養雜交小鼠、小鼠胚胎至14.5天和15.5天,接著申請在豬身上培育雜交胚胎,最長可到70天。與豬和羊相比,老鼠與人類的基因相似度約為85%,既小於小鼠與大鼠的基因相似性,又大於羊與人的基因相似性,在相關實驗中更具優勢,但一個正常發育的人類胰臟對老鼠而言是極大的負擔,即使在大鼠身上也只多了一天的觀察價值。
放開人獸融合胚胎實驗的日本或許將面臨著諸多倫理道德問題,然而就目前的研究進度來看,讓人的特徵在其他動物身上完全顯現還屬於「無稽之談」。只有當物種間iPS細胞生長難題被攻克時,人類才真正有能力打開「潘多拉的魔盒」。