當(dāng)實(shí)驗(yàn)室里的人類(lèi)胚胎長(zhǎng)出心臟，是進(jìn)步還是災(zāi)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(xué)家阿里·布里凡（Ali Brivanlou）面臨著一項(xiàng)痛苦的任務(wù)，13天前剛剛解凍了幾十個(gè)人類(lèi)胚胎，將它們放入單獨(dú)的培養(yǎng)皿中觀察發(fā)育最初階段的成長(zhǎng)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(jié)束。

這些胚胎很快就會(huì)觸碰“14天規(guī)則”，這是一個(gè)國(guó)際共識(shí)，即人類(lèi)胚胎應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)和成長(zhǎng)到受精后14天，第14天大約是原始條紋出現(xiàn)的時(shí)間，出現(xiàn)原始條紋標(biāo)志著胚胎開(kāi)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(xiàng)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候了?！痹诘?3天，研究小組將胚胎從培養(yǎng)皿底部剝離并冷凍起來(lái)，來(lái)遏制下一步發(fā)育。“我們不知道在那之后會(huì)發(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(guò)。

14天，生命的分界

今年5月，國(guó)際干細(xì)胞研究協(xié)會(huì)（ISSCR）發(fā)布了新的指導(dǎo)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(shí)驗(yàn)室完善了培養(yǎng)人類(lèi)胚胎至14天所需的技術(shù)，但科學(xué)正在迅速發(fā)展。放寬后，合法國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室向監(jiān)管機(jī)構(gòu)申請(qǐng)?jiān)S可，繼續(xù)進(jìn)行超過(guò)14天的研究。

這種研究可以揭示在人類(lèi)發(fā)育過(guò)程中，在胚胎通常植入子宮后（受精后一周左右）會(huì)發(fā)生什么。此時(shí)胚胎開(kāi)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(jié)構(gòu)逐漸產(chǎn)生，也給器官生成奠定了基礎(chǔ)。

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

反對(duì)的聲音同樣存在，發(fā)育生物學(xué)家納奧米·莫里斯（Naomi Moris）說(shuō)：“我對(duì)將人類(lèi)胚胎作為一個(gè)研究系統(tǒng)持謹(jǐn)慎態(tài)度?！?/p>

作為規(guī)避邊界的一種方式，研究人員在過(guò)去五年中開(kāi)發(fā)了一系列的人類(lèi)胚胎模型，其中大多數(shù)是由干細(xì)胞的混合物形成的。這些模型模擬了早期發(fā)育的多個(gè)階段，可以不使用接受體外受精(IVF)的人類(lèi)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(fù)雜，有可能形成可識(shí)別的結(jié)構(gòu)，甚至是器官，合成胚胎也進(jìn)入了倫理的灰色地帶。

受精十天后實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類(lèi)胚胎，顯示將成為胎兒的細(xì)胞呈紫色。圖片來(lái)源：劍橋大學(xué)

14天規(guī)則最早于1979年提出，當(dāng)時(shí)試管嬰兒技術(shù)出現(xiàn)，人類(lèi)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(zhǔn)則已被世界各地的研究人員接受，一些國(guó)家，如德國(guó)和奧地利，對(duì)人類(lèi)胚胎進(jìn)行任何研究都是非法的。還有許多國(guó)家通過(guò)法律規(guī)定了14天的限制，如英國(guó)、中國(guó)、日本、澳大利亞和加拿大。在少數(shù)地方，包括美國(guó)和以色列，有指導(dǎo)方針，但沒(méi)有法律禁止或限制人類(lèi)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(gè)研究小組發(fā)表突破性成果之前。

英國(guó)劍橋大學(xué)在2013年開(kāi)始了對(duì)人類(lèi)胚胎超過(guò)7天的培養(yǎng)的探索。該小組想了解在囊胚或“細(xì)胞球 ”階段之后會(huì)發(fā)生什么，他們掌握了正確的激素和生長(zhǎng)因子配方，在2016年將人類(lèi)胚胎培養(yǎng)到第12-13天。

科學(xué)家想要回答一個(gè)問(wèn)題，基因如何在胚胎的細(xì)胞中表達(dá)？在迄今為止最大的人類(lèi)胚胎研究之一中，科學(xué)家分析了16個(gè)在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)育的胚胎的4820個(gè)單細(xì)胞，單細(xì)胞RNA測(cè)序顯示，當(dāng)胚胎細(xì)胞從全能性（仍可成為體內(nèi)任何細(xì)胞）過(guò)渡到多能性（一種更加分化的狀態(tài)）時(shí)哪些基因會(huì)關(guān)閉，哪些基因會(huì)開(kāi)啟？這項(xiàng)研究首次揭示了支撐人類(lèi)發(fā)育的部分機(jī)制。

處理動(dòng)物胚胎的研究人員已經(jīng)將它們培養(yǎng)到了相當(dāng)于14天的發(fā)育期，這可能為人類(lèi)胚胎培養(yǎng)的類(lèi)似進(jìn)展鋪平道路。3月，相關(guān)人員將小鼠胚胎在實(shí)驗(yàn)室中的培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)了一倍，從第5.5天到第11天（大致相當(dāng)于人類(lèi)的第13到30天）。

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

他的小組正在向他大學(xué)的監(jiān)管委員會(huì)申請(qǐng)，將他們對(duì)人類(lèi)胚胎的研究延長(zhǎng)到第21天。在這額外的一周里，整個(gè)身體分化持續(xù)進(jìn)行，脊髓、大腦、骨骼、心臟、血液、肌肉和面部的結(jié)構(gòu)將分化出現(xiàn)。

妊娠過(guò)程中流產(chǎn)的、發(fā)育約兩個(gè)月的人類(lèi)胚胎，圖片來(lái)源：中國(guó)生物技術(shù)信息網(wǎng)

生命“模型”

目前已經(jīng)有一些方法來(lái)觀察哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育過(guò)程，不是通過(guò)使用真實(shí)的胚胎，而是通過(guò)用干細(xì)胞的三維混合物構(gòu)建模型。

在過(guò)去的五年里，研究人員在實(shí)驗(yàn)室里精心制作了各種胚胎模型，可以用來(lái)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(xué)的團(tuán)隊(duì)通過(guò)培養(yǎng)3D胚胎干細(xì)胞就做出了第一個(gè)人類(lèi)胚胎模型。

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

但批評(píng)者說(shuō)，國(guó)際社會(huì)科學(xué)研究中心放寬了14天的規(guī)定，卻沒(méi)有給研究人員一個(gè)新的停止點(diǎn)，這是不負(fù)責(zé)任的做法。

至于哪些實(shí)驗(yàn)和模型應(yīng)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(lái)越模糊了。

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

回到國(guó)內(nèi)，中國(guó)科技部和原衛(wèi)生部已于2004年聯(lián)合頒布《人胚胎干細(xì)胞研究倫理指導(dǎo)原則》，原則中對(duì)人類(lèi)胚胎體外研究做了14天的時(shí)間限制，并將該原則寫(xiě)入倫理指南。

隨著這方面的研究結(jié)果不斷涌現(xiàn)，技術(shù)進(jìn)步讓科學(xué)家既欣喜又不安，科學(xué)家認(rèn)為兩種情緒都值得重視?！绑@奇和敬畏讓我們無(wú)時(shí)不謹(jǐn)記這是人類(lèi)最初的樣子，讓我們無(wú)刻不警醒這不僅僅是普通細(xì)胞。”

我是本文作者蘇北佛樓蜜，人類(lèi)最后的嚴(yán)肅都該留給生物技術(shù)。珍惜所有與你溝通的機(jī)會(huì)，微信：Pinkfloyddddd，歡迎您來(lái)。

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