歷史性突破！不需卵子和精子就可以合成人類胚胎

周磊_ECHO 2023-06-17 發(fā)布于北京

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導語：6月14日，英國劍橋大學和美國加州理工學院的教授Magdalena ?ernicka-Goetz在美國波士頓召開的國際干細胞研究學會年會上，介紹了完全利用干細胞制造人類胚胎的突破性研究：在沒有使用卵子或精子的情況下，僅通過重編程胚胎干細胞制造了合成人類胚胎。

圖1 在2022年的早期實驗中，用于培養(yǎng)合成小鼠胚胎的滾筒培養(yǎng)箱（圖源：[1]）

該胚胎是在劍橋大學和加州理工學院的一個聯(lián)合項目中研發(fā)的，這些胚胎模型都從單個胚胎干細胞生長而來，并達到了原腸胚階段。在這個階段，胚胎尚未分化出大腦或跳動的心臟雛形，但確實形成了胎盤、卵黃囊等卵子和精子的前體細胞。

這些模型胚胎類似于人類發(fā)育最早階段的胚胎，可深入了解其早期發(fā)育過程并改善體外受精成功率，為遺傳疾病和復發(fā)性流產(chǎn)的生物學原因提供一個關鍵窗口。然而，實驗室合成胚胎不受世界上大多數(shù)國家的法律保護，這意味著在實驗室使用人類胚胎時存在嚴重的倫理和法律的問題。

14天規(guī)則 VS 胚胎發(fā)育“黑匣子”

基因型和環(huán)境的相互作用是導致人類早期發(fā)育障礙的基礎。一系列兒童和成人疾病起源于胚胎時期，包括結(jié)構(gòu)性出生缺陷、神經(jīng)發(fā)育障礙（包括精神分裂癥）、兒童癌癥、先天性免疫缺陷、不育和性別發(fā)育差異，以及許多兒科疾病。但由于我們對人類正常發(fā)育的了解有限，因此無法確定發(fā)育障礙的病因，以及母體基因型、父親年齡和其他外部風險因素（如飲食、酒精、毒素、內(nèi)分泌干擾物和病原體）產(chǎn)生的影響。

目前現(xiàn)代發(fā)育生物學的研究大多集中在模式生物上，由于實際挑戰(zhàn)，人類的胚胎發(fā)育仍然是一個知之甚少的“黑匣子”。要獲得“黑匣子”的秘密，我們需要分析胚胎發(fā)育的連續(xù)時間點，隨著時間推移將定義的細胞狀態(tài)映射回三維空間并進行功能表征。

但是，科學界在使用人類胚胎進行體外研究需要遵循“14天規(guī)則”倫理原則：科學研究過程中開展的人類胚胎體外研究工作，在體外培養(yǎng)人類胚胎的時間不得超過14天（自受精之日起計算），14天后相關研究工作必須停止，且必須銷毀正在研究的人類胚胎。之所以限定14天，是因為過了這個時間節(jié)點后，胚胎就進入了原腸胚階段，達到子宮內(nèi)植入正常完成的時間，可以被看成一個獨立的個體。

2021年5月，國際干細胞研究學會（ISSCR）發(fā)布更新版《干細胞研究和臨床轉(zhuǎn)化指南》，其中涉及人類胚胎研究“14天規(guī)則”的調(diào)整問題。該指南指出，將人類胚胎體外培養(yǎng)至原條形成或超過14天已存在技術可能，考慮到該研究潛在科學價值，因而呼吁各方就相關問題展開對話，并給出調(diào)整“14天規(guī)則”的程序性建議。在ISSCR看來，人類胚胎體外培養(yǎng)的“14天規(guī)則”已經(jīng)到了需要再討論和調(diào)整的時機。該建議很快引發(fā)國際社會學界、媒體界的廣泛關注。然而，“14天規(guī)則”相關科學和倫理問題是否得到有效辯護仍值得極大懷疑。

圖2 ISSCR發(fā)布的更新版《干細胞研究和臨床轉(zhuǎn)化指南》

支持者認為

“14天規(guī)則”本身就是一系列計算的結(jié)果，并非道德問題的實質(zhì)性解決，也從來不是堅定的道德界限，而僅是務實的時間限制。隨著科技發(fā)展，胚胎研究潛在科學與社會價值足以構(gòu)成延長“14天規(guī)則”的充分道德證據(jù)。胚胎發(fā)育的14-28天被視為人類發(fā)育的“黑盒子”，在這窗口期會出現(xiàn)諸多先天性異常，比如自然流產(chǎn)、出生缺陷等問題。然而，當前的“14天規(guī)則”使得相關研究難以開展。因而一旦將胚胎研究的時間限制延長到28天，科學家將能更好了解早期胚胎發(fā)育過程，有助于降低流產(chǎn)率，提高體外受精的安全性和成功率，提升待測基因編輯等新技術的安全性。此外，延長“14天規(guī)則”同樣有助于對基于干細胞的胚胎模型以及類器官等研究。

反對者認為

反對者認為：“14天規(guī)則”延長的科學與社會價值并不是“應該”延長的充要條件，因為這種基于成本分析的功利主義計算，只能表明胚胎研究的潛在價值可能超過胚胎研究的成本，并不能證明胚胎本身價值，而實際上這種價值僅僅是對社會、對現(xiàn)在以及未來人類的助益，而對胚胎本身并沒有好處。依據(jù)“胚胎潛能說”，胚胎具有發(fā)育成人的潛能，那么14天可被視為一種道德界限，胚胎在14天之后獲得道德地位。從這個角度來講，延長“14天規(guī)則”的任何嘗試將是對該道德觀點的挑戰(zhàn)，除非人們能在胚胎道德地位這一問題上達成新共識。一旦邁出延長時間界限的第一步，就極有可能無法停止，即使該研究本身是道德上允許的，也將不可避免地導致界限進一步放寬，直到超過不可接受的終點，產(chǎn)生道德滑坡。

如何看待胚胎干細胞制造人類胚胎？

Robin Lovell-Badge

弗朗西斯·克里克研究所干細胞生物學和發(fā)育遺傳學負責人

“如果真的使用干細胞模擬正常的人類胚胎發(fā)育，我們可以獲得大量關于人類如何開始發(fā)育、可能出錯環(huán)節(jié)的信息，而不必使用早期人類胚胎進行研究，將為遺傳疾病的影響和復發(fā)性流產(chǎn)的生物學原因提供一個關鍵窗口，提高體外受精技術的成功率?！?/span>

James Briscoe

弗朗西斯克里克研究所高級小組負責人

“此項研究并沒有在科學期刊上發(fā)表論文，甚至沒有在預印本上發(fā)表，所以不可能詳細地評論這項研究的科學意義。雖然現(xiàn)在還處于早期階段，但基于干細胞人類胚胎合成模型有著很大的潛力，它們可以為人類發(fā)展的關鍵階段提供根本性的見解。這與體外受精產(chǎn)生的人類胚胎不同，體外受精有一個既定的法律框架，但目前還沒有明確的法規(guī)來管理干細胞人類胚胎模型。因此，業(yè)內(nèi)迫切需要制定法規(guī)，為人類胚胎干細胞模型的創(chuàng)造和使用提供框架。因為可能存在嚴重的倫理和法律問題，研究人員需要注意透明度，避免對公眾和政策制定者產(chǎn)生寒蟬效應，從而重挫領域發(fā)展。”

Ildem Akerman

伯明翰大學功能基因組學副教授

“這項最新的研究有著重大意義，這可以讓我們更深入地了解組織和器官是如何形成的，這可能會推動再生醫(yī)學和發(fā)育障礙治療的進步。但這些胚胎并不是真正意義上的合成胚胎，因為這些胚胎不是從零開始創(chuàng)造的。相反，它們是從胚胎中產(chǎn)生的活干細胞中提取的。從本質(zhì)上講，科學家所做的就是培養(yǎng)單個干細胞，并促使其成長為有組織的細胞群。理論上，這些細胞群具有發(fā)育成可植入胚胎的潛力。因此，這一研究表明，人類胚胎干細胞有可能成為胚胎?！?/span>

責編|文競擇

校對|文競擇

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參考資料：

[1]https://www./science/2023/jun/14/synthetic-human-embryos-created-in-groundbreaking-advance

[2]彭耀進,呂建偉.人類胚胎研究“14天規(guī)則”的挑戰(zhàn)與出路[J].自然辯證法通訊,2022,44(10):77-86.DOI:10.15994/j.1000-0763.2022.10.010.

[3]米斛,肯德爾·鮑威爾.實驗室培養(yǎng)人類胚胎的下一步是什么？[J].世界科學,2021(11):11-14.