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体外培养人类胚胎能否实现

2018-03-29 16:40:57 来源:新华网

  美国《麻省理工学院技术评论》近日将“人造胚胎”技术选入2018年“全球十大突破性技术”,并刊文说,如果将来能合成体外人类胚胎,“对科学家来说将是一个‘福利’,有助于弄清(胚胎)发育早期的情况”。

  有研究人员在2017年培育出近似小鼠胚胎的结构体。其所用方法是否适用于合成人类胚胎?专家认为,“人造胚胎”技术尚处起步阶段,体外培养人类胚胎短期内在技术和伦理上都难以实现,而合成“胚胎”的应用远景将主要在再生医学领域。

 “人造胚胎”是否属于胚胎

  英国剑桥大学教授玛格达莱娜·泽尔尼卡-戈茨领衔的团队2017年在美国《科学》杂志上发文说,他们用小鼠胚胎干细胞和滋养层干细胞,再结合细胞外基质和一个3D生物支架,在实验室培育出一个主要特性近似小鼠胚胎的结构体。

  这项重要进展再次让“人造胚胎”成为热议话题。

  中国科学院上海生命科学研究院研究员景乃禾接受新华社记者采访时表示,“人造胚胎”的提法并不十分准确,泽尔尼卡-戈茨团队是利用不同类型小鼠干细胞体外“合成”了一个类似胚胎的结构体,学界另一种表述“合成胚胎”更确切。

  景乃禾介绍,目前全球很多干细胞团队所做的工作都是研究用干细胞体外合成的“胚胎”着床前的发育情况,这个阶段的“胚胎”比较容易通过体外培养获得,到着床后子宫环境就很难模拟了。小鼠卵细胞着床时间点是受精后约4。5天,而英国科研团队将合成小鼠“胚胎”培养时间推进到5。5天,也就是体外模拟了一段着床后发育情况,直到原肠胚形成阶段。

  体外培养的近似“胚胎”结构体能否与真正的胚胎相提并论?学界对此仍存争议。泽尔尼卡-戈茨团队已检测到合成小鼠“胚胎”有十几个基因的表达与体内胚胎一致。但景乃禾认为,这不足以证明“合成胚胎”跟体内胚胎是一回事,需要通过全部的基因表达来确认。此外,研究人员也不确定,摆脱子宫之后的“合成胚胎”究竟能发育到哪个阶段。

  美国得克萨斯大学西南医学中心助理教授吴军接受采访时说,尽管实验室培养的“合成胚胎”形态上与真正的胚胎非常近似,但它们毕竟暴露在与体内胚胎完全不同的环境中,用基因转录和表观遗传分析等手段,很容易就能发现它们在分子层面与真正胚胎的巨大差别。

  合成人类胚胎难在何处

  目前,国际上对人类胚胎研究的伦理共识是,体外培养的人类胚胎发育时间不能超过14天。美国洛克菲勒大学教授阿里·布里万卢的实验室与泽尔尼卡-戈茨的团队2016年曾分别在英国《自然》和《自然·细胞生物学》杂志上介绍研究成果,用合成小鼠“胚胎”的类似方法,将人类“胚胎”在培养皿内的发育时间提升到接近14天的“红线”。

  “发育到14天时人类胚胎刚着床,过了这个时间点,胚胎被认为进入原肠胚阶段,可以被看成一个独立个体,因此不允许再往下做了。”景乃禾说。

  吴军认为,即使没有伦理限制,技术上合成稳定的人类“胚胎”短期也难以实现。截至目前,科学家还无法获得全部与合成小鼠“胚胎”相应类型的人类干细胞。例如,科学家还无法在实验室培养出稳定人类滋养层干细胞——这是合成小鼠“胚胎”实验所需的重要干细胞类型。

  “全球对于‘合成胚胎’的研究只能说是刚起步,”景乃禾说,现阶段工作还处于细胞水平,未达到分子水平,还需要一个长期积累过程。

  据他介绍,目前国际上在这一领域处于领先的,除了泽尔尼卡-戈茨和布里万卢的团队,还包括美国斯隆—凯特林癌症研究所一个实验室。在国内,中国科学院院士周琪领导的中科院“干细胞与再生医学研究”战略性先导科技专项自2011年启动以来支持了该领域的许多研究,在国际上获得一定话语权。

  合成“胚胎”意义何在

  如果暂时还无法合成真正的胚胎,那么“人造胚胎”技术有何意义?吴军介绍说:“利用人类干细胞体外培育类似早期人类胚胎的结构,有助于我们理解受精卵植入子宫后早期发育状况,目前我们对此还所知甚少。”

  泽尔尼卡-戈茨曾对媒体说,很多妊娠失败是在胚胎发育14天后的阶段出现,对这一阶段认识越深,就越能理解什么原因会导致妊娠失败,她因此呼吁放宽对人类胚胎研究的限制。

  景乃禾认为,实验室合成“胚胎”技术的应用远景主要体现在再生医学领域。很多疾病的患者需要接受心脏、肝脏等脏器的移植,如果将来对胚胎发育的体内调控机制足够了解,可以通过体外模拟胚胎发育过程中某些器官的发育环境在体外“重建”一个器官用于移植。

  将来要在“合成胚胎”领域进一步突破,景乃禾认为,难点一方面是如何更好地模拟子宫环境,继续延长合成小鼠“胚胎”在体外培养的时间;另一方面是把合成“胚胎”和体内胚胎对应组织的细胞提取出来,通过全基因组转录分析等手段比较,以确认它们的基因表达是否完全一致。

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