嵌合体的神话:科学家试图植物体内培养人体器官

将一个物种的细胞注入另一物种的胚胎,会发生被称为“嵌合体”的植物。图中从左至右分别是普通的小鼠、嵌合部分大鼠细胞的小鼠、嵌合部分小鼠细胞的大鼠、白色大鼠。  将一个物种的细胞注入另一物种的胚胎,会发生被称为“嵌合体”的植物。图中从左至右分别是普通的小鼠、嵌合部分大鼠细胞的小鼠、嵌合部分小鼠细胞的大鼠、白色大鼠。
加州大学戴维斯分校试验室的一只猪。科学家希望在这类植物的体内培养出人体器官。加州大学戴维斯分校试验室的一只猪。科学家希望在这类植物的体内培养出人体器官。

  新浪讯 北京时间1月12日消息,据美国《麻省理工评论》报道,只管面临美国最高卫生机构的赞助禁令,但一些美国科学家还是决议继续尝试在猪、羊等植物体内培养人体构造,他们的目标是为须要器官移植的患者供给心脏、肝脏或其余器官。

  在农场植物身上培养器官的研究引发了许多伦理争议,由于此中所波及的将人体细胞注入到植物胚胎中的方式,可能会模糊物种之间的界限。2015年9月,美国国立卫生研究院(NIH)取消了较早之前的政策,宣布将不再支持波及“人-植物嵌合体”等研究的名目,直到这些名目获得愈加密切的科学和社会影响评估。

  NIH在声明中表现了对新技巧的担忧,称假如植物体内混入了人体大脑细胞,就有可能造成植物“认知状态”的转变。在获知有些科学家曾经从其余赞助来源,包含加利福尼亚州的干细胞研究机构获得赞助,并开端执行这类研究之后,该机构便采取了行 动。经由将人类干细胞注入曾经生长数日的植物胚胎中,能够创造出人-植物嵌合体,然后在雌性农场植物的体内执行孕育。

  根据对三个研究团队(两个在加州,一个在明尼苏达州)执行的采访,《麻省理工评论》估计在过去12个月中,美国曾经有大约20例成功怀孕的“猪-人”嵌合体或“羊-人”嵌合体,只管现在还未见到任何有关的科学文献,也没有一只这样的植物达到足月分娩。

  客岁11月,在NIH的要求下,一些研究者在位于马里兰州的NIH总部执行了陈述,披露了关于这些研究的部分内容。此中一位研究者,来自索尔克研究所(Salk Institute)的Juan Carlos Izpisua Belmonte,展示了一些未发表的数据,波及超过12例含有人体细胞的猪胚胎。另一位来自明尼苏达大学的研究者供给了一张图片,显示的是生长62天的猪胎,此中所包含的人类细胞似乎能够逆转先天性视力缺陷。

  这些试验依赖多种先进技巧的融合,包含近期在干细胞生物学和基因编辑技巧的突破。经由基因修饰,科学家现在能够很容易地转变猪、羊胚胎的脱氧核糖核酸(DNA),从而使它们在基因上不具备形成某些特定构造的能力。科学家希望经由增加人体干细胞的方式,由这些干细胞担负起形成缺失器官的任务,最终从植物体内获得能用于移植手术的器官。

  明尼苏达大学的心脏病学家Daniel Garry领导着一个嵌合体名目,他说:“咱们能够制造出没有心脏的植物。咱们曾经培养出没有骨骼肌和血管的基因工程猪。”只管这些猪并不能存活,但假如有少量来自正常猪胚胎的细胞注入,它们就能够正常发育。Garry声称,他曾经以这种方式培养出两只“嵌合猪”,并于近期获得了来自美国陆军的140万美元赞助,希望能最终在猪体内培养出人类心脏。

  包含Garry在内的一些研究者表现,只管有NIH曾经表态,但嵌合体技巧能为有须要的患者供给新的器官来源,并有助于基础研究的发现,因而他们会推进相关研究。客岁11月,Garry等11位作者发表了一份公开信,批驳NIH正在“对进步发生威胁”,对他们的任务“带来了负面的效应”。

  NIH对这些研究的担忧在于,植物可能会变得有些“人性化”,这会让人感觉不大舒服。它们可能拥有人类的生殖细胞,长出一些人类的头发,或者拥有较高的智力。“咱们并非住在人魔岛附近,但科学着实太快,”NIH的伦理学者David Resnik在客岁11月的会议上说,“假如一只高智商老鼠怪物被困在试验室的某个角落,尖叫着‘我要出去',恐怕会让人们感到非常困扰。”

  不过,植物获得人类意识的可能性非常低;它们的大脑与人类差异太大,而且体积小得多。即使如此,作为预防措施,现在任何农场植物嵌合体都不被允许出生,执行相关研究的科学家只能执行胚胎采集,以获得有关人类细胞对植物身材影响程度的初步数据。

  斯坦福大学的干细胞生物学家中内宏光(Hiromitsu Nakauchi)于今年开端尝试培养人-羊嵌合体。他表现,现在人类细胞对植物身材的影响能够说相当小。“假如人类细胞的含量是0.5%,那获得会思考的猪,或者会直立行走的羊是可能性很小的,”他说,“但假如含量较高,如40%,那咱们就得做些什么了。”

  其余类型的人-植物嵌合体曾经在科学研究中广泛应用,包含被赋予人类免疫系统的小鼠。这些植物是由出生之后的小鼠被注入取自人类胚胎(在流产之后采集)的肝脏和胸腺细胞而培养出来的。

  新的研究将继续深入,波及将人类细胞增加到最晚期的植物胚胎内,此时的胚胎还只是存在于培养皿中的“细胞球”,只含有十几个细胞。这一过程被称为“胚胎补偿”,拥有重要的意义,由于人类细胞能够增殖、分化,并具备促进植物体任一部分发育的潜力。

  2010年,当中内宏光还在日本任务的时候,他就利用胚胎补偿方式在小鼠体内培养出一个完全由大鼠细胞构成的胰腺。“假如这种方式在啮齿类中可行,”他说,“那咱们也就能用猪来培养人体器官。”

  只管中内宏光曾经是一位明星科学家,但日本的管理机构对于批准他的嵌合体研究——批驳者称为“猪人”——行动迟缓。2013年,他决议搬到美国,那里没有禁止嵌合体培养的联邦法律。在加利福尼亚再生医学研究所供给的600万美元赞助下,中内宏光得以前往斯坦福大学任务。

  只管NIH的赞助禁令并不会影响中内宏光的研究,但曾经使研究者感受到了解释研究目的的压力。中内宏光向记者展示了他位于斯坦福大学的试验室,在一个小房间里,摆放着 存放嵌合体胚胎的孵化器。由于晚期胚胎非常小,人肉眼几乎无法看见,因此房间内放置着特制的显微镜,上面安装的微探针可将人体细胞注入胚胎。

  研究者增加的这种细胞称为“诱导多能干细胞”(iPS细胞),是将皮肤或血液的细胞经过化学重(利用一种由中内宏光的日本同事开发、并获得诺贝尔奖的配方),转化而成的愈加多能的干细胞。中内宏光称,为了方便起见,他的团队使用的iPS细胞大部分取自他自己的血液——招募志愿者波及到大量的文书任务。

  “嵌合体”(chimera)一词源自希腊神话中一种喷火的怪物——喀迈拉,有几种植物的部分构成,包含狮子、山羊和蛇。中内宏光称,大多数人一开端也将他的嵌合体想象为怪物,但他表现,假如他能解释研究内容的话,这种态度就会发生转变。此中一个理由是,假如他的iPS细胞能够在植物体内发育,那么获得的构造在本质上就是他的——一个能够完美配对的可移植部分。未来某一天,在绝望中等待器官移植的患者或许就能在不到一年时间里获得“自定义”的可移植器官。“我着实看不出会对社会造成多少危害,”中内宏光说道。

  在这一切实现之前,科学家须要证明人类细胞能够在农场植物体内实现增殖,并为植物身材供给有效的帮助。这可能很有挑战性,由于与基因较为接近的大鼠和小鼠不同,人类和猪最近的共同祖先要追溯到9000万年前。

  加州大学戴维斯分校的兽医兼发育生物学家Pablo Ross称,为了寻找,研究者在2014年决议开端用人-植物嵌合体胚胎在农场植物身上执行孕育试验。在戴维斯分校的试验室中,Ross与索尔克研究所协作将6套猪-人嵌合体胚胎移植到母猪体内,并且与中内宏光协作执行另外8或10个羊-人嵌合体胚胎的孕育试验。他表现,在美国之外还有另外36例猪移植在执行。

  Ross表现,这些晚期研究还不能培养出器官,更多的是“确定生成人-植物嵌合体的最理想条件”。只有在三个不同的伦理委员会评估之后,加州大学戴维斯分校的研究才能开端执行。即便如此,该大学还是决议采取谨慎的态度,将植物胚胎所允许的发育时间限定在28天以内(猪的孕期为114天)。

  在28天时,猪胚胎只有半英寸长(约合1.27厘米),但曾经足以检测人类细胞是否会促进其基本器官的发育。“咱们不想将它们培养到不必要的阶段,由于那会带来很大争议,”Ross说,“我的观点是,人类细胞的贡献应该降到最低,可能是3%,也可能是5%。但是,假如它们对大脑的贡献是100%呢?假如胚胎发育成的结果大部分是人类细胞呢?这是咱们不期望看到的,但从没有人做过这种试验,咱们不能将这种可能性排除。”(任天)

转载自:https://tech.sina.com.cn/d/f/2016-01-12/doc-ifxnkvtn9814510.shtml

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