
干细胞可分化成多种组织和器官
什么是人兽胚胎?
让我们暂时撇开英国民间和议会的愤怒情绪,以及停止人兽胚胎研究的原因,先面对这样一个问题:什么是人兽胚胎?
英国《卫报》说,大伙儿讨论的人兽胚胎在科学界被称为混合胚胎,这种混合至少可以通过4种方式实现:
第一种混合可以在两个相近物种间进行,用一个物种的精子对另一个物种的卵子实施受精,比如马和驴的后代——骡。
第二种“混合”叫做嵌合:将一个物种的遗传信息材料注入另一个物种的胚体。美国斯坦福大学的科学家曾经尝试用嵌合的方式培育出有10%人类脑细胞的小白鼠。
第三种被称为人工基因改造胚胎,本质是将动物的DN***段注入人类卵子。
第四种是先从一种动物的卵细胞中取出细胞核,再把另一种动物的细胞核移植进去,代替原来的细胞核,这种混合方式叫做“胞质杂交”。用这种方法产生的胚胎,绝大部分遗传密码都来自人类,几乎完全可以作为人的胚胎来进行研究。《卫报》介绍说,在一定条件下,通过“胞质杂交”获得的胚胎最终可以分裂为200个左右的细胞。2008年4月2日,英国纽卡斯尔大学学者里勒·阿姆斯特朗带领的团队宣布,他们通过“胞质杂交”方式,在实验室成功地制造了第一枚人兽胚胎。
事实上,后来的英国科研机构几乎都采用这种方式制造人兽胚胎。
为什么要在14天内销毁?
英国人工授精和胚胎研究管理局新闻发言人尼克·斯皮尔斯说,法律规定科研机构必须在14天内销毁人兽胚胎,但他没有具体解释原因。
中国卫生部医学伦理专家委员会委员、北京大学医学伦理学教授李本富曾在媒体上解释说,科学界就受精卵到新生儿之间的过程达成了共识。从生物学的角度看,早期的胚胎很难算得上是人,只能算是人体组织。一个受精卵还不具有个性,它有时会分离成两个胚胎,发育成双胞胎,甚至会再分离一次,发育成四胞胎。这个分离过程,可发生于大约受精14天之前,也就是说,在受精14天之前,胚胎并不具有个性。早期的胚胎只是未出现分化的细胞,在受精14天左右,开始出现了一定的结构。
因此,科学界把受精14天视为胚胎开始成为人的“下限”。
为什么要“制造”人兽胚胎?
科学家为什么要制造人兽胚胎,这恐怕还要从胚胎干细胞说起。
干细胞的“干”是起源的意思,概括地说,这种细胞是人类所有不同种类细胞的“祖宗”,它可以通过持续的细胞分裂、繁殖,演化成不同种类的人体器官,比如肝、肺、神经等。当人类彻底掌握培养干细胞技术,那么理论上,人类自身各种器官组织都能在实验室“制造”(或者可以在已损坏的器官上生长)。
更吸引人的地方在于,通过胚胎干细胞可以“定向”培养器官组织。目前,人体器官移植难以绕过的一道坎是接受者免疫系统的排斥,这种排斥甚至能导致器官移植的失败,为此,接受者不得不定期服药。而通过干细胞“定向”培养的器官组织,由于可以加入接受者的遗传信息,使得这种器官几乎不会被免疫系统“攻击”。人体中的任何器官和组织一旦出现问题,可像更换损坏的零件一样随意更换和修理。
前景是美好的,但是胚胎干细胞主要来自胚泡(早期胚胎阶段)未分化的内部细胞团,而胚胎必不可少的载体是卵细胞。上哪儿去找那么多可供研究和试验的卵细胞?从女性身上直接取得自然是最方便的,问题在于,人类女性一生只能生产大约400颗卵细胞(和男性产生的精子数量完全不在一个数量级),这导致捐献卵细胞以供研究的女性少之又少。另一方面,要提取女性卵细胞,必须要经过阴道,也会给女性身体带来一定的损害。
所以,英国科学家不得不把目光投向了动物,比如兔子和牛。去掉牛或者兔子的卵细胞中的细胞核,然后植入人类细胞的细胞核(注:来源于头发、皮肤等),这样就形成了《每日邮报》所说的人兽胚胎。
《卫报》说英国科学家们相信,通过这样的试验,他们可以观察胚胎细胞的分子结构以及各种功能如何发育的过程,从而找到各种疾病的根源。通过进一步修正基因缺陷,培育出正常的干细胞。
纽卡斯尔大学究竟有什么成果?
从英国人工授精和胚胎研究管理局申请到研究人兽胚胎的许可证并不是件容易的事,以纽卡斯尔大学为例,团队项目负责人里勒·阿姆斯特朗教授和梅琳达·拉科教授从2006年11月开始申请到2008年1月获得许可证,他们争取了差不多14个月。而在之后的10个月,纽卡斯尔大学制造了150枚人兽胚胎。
人兽胚胎的第一步是去除牛卵细胞中的细胞核,使这个卵细胞成为载体,然后将携带人体遗传信息的细胞核(可以从人的毛发或皮肤中获得)嵌入卵细胞。第二步是需要保证这种卵细胞能存活,而且至少存活5-7天,因为此时卵细胞进入胚泡期,开始分裂,研究人员可以萃取合适的干细胞组织。
问题就出在这里。
2008年4月1日,纽卡斯尔大学宣布成功制造出第一枚人兽胚胎,但它的存活时间仅3天。纽卡斯尔大学媒体联络部负责人山姆·伍德告诉本报,150枚人兽胚胎中,只有非常非常少的一部分能进入胚泡期。
方向错误?
极低的存活率是纽卡斯尔大学放弃人兽胚胎研究的一个重要原因,另一方面,美国的同行在经过一系列观察后指出,人兽胚胎的研究方向恐怕从一开始就是错的。
罗伯特·兰扎是美国维克森林大学医学院首席科学家,2009年11月2日,他与美国其他几个研究干细胞的专家联合发表论文说,通过人兽胚胎萃取胚胎干细胞的一个前提是,作为载体的卵细胞必须能“启动”或者“上调”被裹在其中的细胞核的基因数量,从而实现基因重新编码。人的卵细胞可以实现这一过程,但大量试验表明,动物卵细胞(无论是牛或者兔子)不具备此功能。虽然人兽胚胎从形态上和人的胚胎细胞看上去差不多,却始终无法实现基因重新编码。
兰扎说:“十年来,我们进行了数以百计的实验,想用动物的卵细胞生成患者匹配型干细胞。我们得到了很棒的小小混合胚胎,但不管我们多努力,它最终还是不成功。”
1996年7月5日,克隆羊“多利”的诞生让全球震惊,也让主要研究者伊恩·威尔莫特闻名世界。进入干细胞时代后,他把研究方向转向了克隆胚胎干细胞,并和纽卡斯尔大学等科学机构共同向英国人工授精和胚胎研究管理局申请研究许可证。
但是,当越来越多的证据表明人兽胚胎研究是条死胡同后,威尔莫特也放弃了。他说,兰扎教授的论文表明,使用动物卵细胞充当人体细胞核载体显然不合适。对此,这位“多利羊”之父感到非常失望,因为这意味着通过人兽胚胎无法实现制造干细胞的梦想。
这个结论,对纽卡斯尔大学(甚至英国)的人兽胚胎研究恐怕是致命的。
如果人兽胚胎是条死胡同,人类研究和制造干细胞的方向在哪里?
2007年,日本京都大学教授山中伸弥带领的研究团队通过对小白鼠的实验,发现诱导人体皮肤细胞使之具有胚胎干细胞活动特征的方法。通过此方法诱导出的细胞可转变为心脏细胞和神经细胞,为研究治疗目前多种心血管绝症提供了巨大助力。这种干细胞被称为诱导多能性干细胞。
