當實驗室里的人類胚胎長出心臟，是進步還是災難 原創(chuàng) 蘇北佛樓蜜 虎嗅APP

出品丨虎嗅醫(yī)療組

作者丨蘇北佛樓蜜

題圖丨電影《2001太空漫游》

5月之前，在數(shù)次輪回的第13天，科學家阿里·布里凡（Ali Brivanlou）面臨著一項痛苦的任務，13天前剛剛解凍了幾十個人類胚胎，將它們放入單獨的培養(yǎng)皿中觀察發(fā)育最初階段的成長情況，這是全世界少數(shù)研究人員才能擁有的經(jīng)歷，如今，他知道這一切必須結束。

這些胚胎很快就會觸碰“14天規(guī)則”，這是一個國際共識，即人類胚胎應該在實驗室中培養(yǎng)和成長到受精后14天，第14天大約是原始條紋出現(xiàn)的時間，出現(xiàn)原始條紋標志著胚胎開始分化成各種各樣組織。

“這是我一生中不得不做出的最艱難的決定之一，但現(xiàn)在是停止這項實驗的時候了。”在第13天，研究小組將胚胎從培養(yǎng)皿底部剝離并冷凍起來，來遏制下一步發(fā)育?！拔覀儾恢涝谀侵髸l(fā)生什么?！?/p>

《自然》最新發(fā)布的文章記錄著他尋找答案的經(jīng)過。

14天，生命的分界

今年5月，國際干細胞研究協(xié)會（ISSCR）發(fā)布了新的指導方針，放寬了14天的規(guī)定，消除了硬性障礙。雖然世界上只有少數(shù)實驗室完善了培養(yǎng)人類胚胎至14天所需的技術，但科學正在迅速發(fā)展。放寬后，合法國家的實驗室向監(jiān)管機構申請許可，繼續(xù)進行超過14天的研究。

這種研究可以揭示在人類發(fā)育過程中，在胚胎通常植入子宮后（受精后一周左右）會發(fā)生什么。此時胚胎開始經(jīng)歷 “胚胎發(fā)育 ”的階段（大約在第14天至22天之間），身體的主要結構逐漸產生，也給器官生成奠定了基礎。

基于此，科學家可以更好地理解流產和許多先天性出生缺陷產生的原因，其中還藏著細胞如何分化為組織和器官的線索，這可能會促進再生醫(yī)學的發(fā)展。昆明科技大學的胚胎學家李天慶說，“中國的部分研究人員也正在討論是否要改變國家政策，目前也規(guī)定14天的截止日期?！?/p>

反對的聲音同樣存在，發(fā)育生物學家納奧米·莫里斯（Naomi Moris）說：“我對將人類胚胎作為一個研究系統(tǒng)持謹慎態(tài)度?！?/p>

作為規(guī)避邊界的一種方式，研究人員在過去五年中開發(fā)了一系列的人類胚胎模型，其中大多數(shù)是由干細胞的混合物形成的。這些模型模擬了早期發(fā)育的多個階段，可以不使用接受體外受精(IVF)的人類胚胎。到目前為止，14天規(guī)則并不適用于這些胚胎模型。

隨著它們變得更加復雜，有可能形成可識別的結構，甚至是器官，合成胚胎也進入了倫理的灰色地帶。

受精十天后實驗室培養(yǎng)的人類胚胎，顯示將成為胎兒的細胞呈紫色。圖片來源：劍橋大學

14天規(guī)則最早于1979年提出，當時試管嬰兒技術出現(xiàn)，人類胚胎首次在體外存在，到2006年，14天規(guī)則已在研究界牢固確立。

該準則已被世界各地的研究人員接受，一些國家，如德國和奧地利，對人類胚胎進行任何研究都是非法的。還有許多國家通過法律規(guī)定了14天的限制，如英國、中國、日本、澳大利亞和加拿大。在少數(shù)地方，包括美國和以色列，有指導方針，但沒有法律禁止或限制人類胚胎研究，但研究不能得到聯(lián)邦政府的資助。

ISSCR指南的上一次更新是2016年，在兩個研究小組發(fā)表突破性成果之前。

英國劍橋大學在2013年開始了對人類胚胎超過7天的培養(yǎng)的探索。該小組想了解在囊胚或“細胞球 ”階段之后會發(fā)生什么，他們掌握了正確的激素和生長因子配方，在2016年將人類胚胎培養(yǎng)到第12-13天。

科學家想要回答一個問題，基因如何在胚胎的細胞中表達？在迄今為止最大的人類胚胎研究之一中，科學家分析了16個在實驗室中發(fā)育的胚胎的4820個單細胞，單細胞RNA測序顯示，當胚胎細胞從全能性（仍可成為體內任何細胞）過渡到多能性（一種更加分化的狀態(tài)）時哪些基因會關閉，哪些基因會開啟？這項研究首次揭示了支撐人類發(fā)育的部分機制。

處理動物胚胎的研究人員已經(jīng)將它們培養(yǎng)到了相當于14天的發(fā)育期，這可能為人類胚胎培養(yǎng)的類似進展鋪平道路。3月，相關人員將小鼠胚胎在實驗室中的培養(yǎng)時間延長了一倍，從第5.5天到第11天（大致相當于人類的第13到30天）。

如今，小鼠胚胎的境遇將被平移到人類身上，布里凡想解開將干細胞變成第一個腦細胞的遺傳程序，還想揭示四腔心臟跳動的分子指令。這兩個事件都發(fā)生在第14天之后，解開它們的秘密或許可以理解神經(jīng)發(fā)育障礙和常見先天性心臟缺陷的關鍵。

他的小組正在向他大學的監(jiān)管委員會申請，將他們對人類胚胎的研究延長到第21天。在這額外的一周里，整個身體分化持續(xù)進行，脊髓、大腦、骨骼、心臟、血液、肌肉和面部的結構將分化出現(xiàn)。

妊娠過程中流產的、發(fā)育約兩個月的人類胚胎，圖片來源：中國生物技術信息網(wǎng)

生命“模型”

目前已經(jīng)有一些方法來觀察哺乳動物的胚胎發(fā)育過程，不是通過使用真實的胚胎，而是通過用干細胞的三維混合物構建模型。

在過去的五年里，研究人員在實驗室里精心制作了各種胚胎模型，可以用來窺視第14天以后的階段。在大多數(shù)情況下，這些胚胎模型不受14天規(guī)則或任何特別審查的約束，2017年，密歇根大學的團隊通過培養(yǎng)3D胚胎干細胞就做出了第一個人類胚胎模型。

隨著真實胚胎和模型胚胎工作的推進，科學家們熱衷于了解兩者的真正相似性，找出模型在其分子細節(jié)方面的差異，以及其細胞的行為方式，一旦研究成熟，研究人員可以減少使用人類胚胎的數(shù)量，只在有充分理由的情況下才會使用它們。

但批評者說，國際社會科學研究中心放寬了14天的規(guī)定，卻沒有給研究人員一個新的停止點，這是不負責任的做法。

至于哪些實驗和模型應該被賦予與14天后胚胎研究相同的地位，如今也已變得越來越模糊了。

一些研究人員對取消14天的界限持保守態(tài)度，生物倫理學家約瑟芬·約翰斯頓的反對則更加激進，“我認為放棄14天的規(guī)則而不提出另一個規(guī)則是一個錯誤，有可能真正動搖公眾的信任?！毙枰玫亟忉屟芯砍^14天的胚胎如何“真正幫助人類”。

回到國內，中國科技部和原衛(wèi)生部已于2004年聯(lián)合頒布《人胚胎干細胞研究倫理指導原則》，原則中對人類胚胎體外研究做了14天的時間限制，并將該原則寫入倫理指南。

隨著這方面的研究結果不斷涌現(xiàn)，技術進步讓科學家既欣喜又不安，科學家認為兩種情緒都值得重視?！绑@奇和敬畏讓我們無時不謹記這是人類最初的樣子，讓我們無刻不警醒這不僅僅是普通細胞。”

我是本文作者蘇北佛樓蜜，人類最后的嚴肅都該留給生物技術。珍惜所有與你溝通的機會，微信：Pinkfloyddddd，歡迎您來。

如對本稿件有異議或投訴，請聯(lián)系tougao@huxiu.com

End

原標題：《當實驗室里的人類胚胎長出心臟，是進步還是災難》

閱讀原文