日本批准的人

编辑:薄荷绿℡ 2019-08-06 11:12:30

原文作者:David Cyranoski

该研究或能新增移植器官来源,但研究人员首先要应对伦理和技术方面的双重挑战。

日本干细胞科学家中内启光(Hiromitsu Nakauchi)是首位获得政府支持制造含有人类细胞的动物胚胎并将其移植到代孕动物体内的科学家。今年早些时候,日本首度放开了人-动物胚胎移植试验的禁令。

中内启光在东京大学和斯坦福大学均设有研究团队,他计划在小鼠和大鼠胚胎中植入人类细胞,之后将这些人-动物胚胎移植到代孕动物体内。中内启光的终极目标是制造含有人体细胞的器官,用于器官移植。

日本科学家计划将人体细胞植入大鼠胚胎。图片来源:Science Pictures ltd/SPL日本科学家计划将人体细胞植入大鼠胚胎。图片来源:Science Pictures ltd/SPL

此前日本一直明令禁止含有人体细胞的动物胚胎生长超过14天或将此类胚胎移植到代孕动物子宫中。今年3月,日本文部科学省发布的新指南对人- 动物胚胎的制造和移植开了绿灯。

美国等国家一直在制造人 - 动物混合胚胎,但是从未让胚胎达到足月阶段。尽管美国并未禁止此类研究,但美国国立卫生研究院(NIH)自2015年起不再为这类研究提供资助。

中内启光的实验是日本新规颁布后首个获批的项目,批准意见由文部科学省的专家团队一致决定,最终批件将于8月发布。

中内启光表示研究将缓慢推进,短时间内不会尝试将任何混合胚胎培养至足月。第一步,他计划培养混合小鼠胚胎至14.5天,此时胚胎的器官大多数已形成且几乎达到足月。他将在大鼠中进行相同的实验,将混合胚胎培养至接近足月——约15.5天。如进展顺利,他计划向政府申请批准培养混合猪胚胎至70天。

日本北海道大学的科学政策研究员石井哲也(Tetsuya Ishii)说:“以适当的速度谨慎推进是非常必要的,因为公众对于这类研究往往存在疑虑和担忧,徐徐图之,方能为增进了解争取时间。”

伦理问题

部分生物伦理学家担心胚胎中的人类细胞可能不参与靶器官发育而是进入胚胎大脑,进而对动物的认知功能造成影响。

中内启光表示他们在设计实验时已经考虑到了这些问题。“我们尝试做靶器官生成,因此植入的人类细胞只会参与靶器官(胰腺)的发育。”他说。

中内启光等研究人员正在探索的策略是构建一个特殊的动物胚胎,该胚胎缺乏生成某个器官(譬如胰腺)所必需的基因,随后他们将人类诱导多能干细胞(iPS)注射进胚胎里。iPS细胞是那些经过重编程处于胚胎样状态的细胞,它们几乎可以分化成所有的细胞类型。这样一来,在发育过程中,胚胎就会利用人类iPS细胞来制造其本身无法生成的“缺失”器官了。

2017年,中内启光及其同事发表论文,报道了将小鼠iPS细胞注射到“胰腺缺如”的大鼠胚胎中。最终这些大鼠长出了完全由小鼠细胞构成的胰腺。随后,中内启光和他的团队将这只大鼠产生的小鼠胰腺移植到糖尿病小鼠身上,结果发现小鼠的血糖水平得到了有效的控制。

但是要让人类细胞在另一个物种的胚胎中生长却没那么容易。中内启光和他的同事在2018年美国科学促进会年会上宣布他们已将人类iPS细胞植入绵羊胚胎——被改造为无法自然生长出胰腺。但是这些混合胚胎生长了28天后,仅含有非常少的人类细胞,也并未形成任何类似器官的东西。中内启光表示这可能是因为人与绵羊之间存在一定的遗传距离。

在美国德克萨斯大学西南医学中心从事人-动物嵌合体研究的Jun Wu表示,将人与进化距离较远的物种(如猪和绵羊)所形成的混合胚胎培育至足月是没有意义的,因为人类细胞在胚胎发育早期就会被清除。“探明相关分子机制,寻找有效解决方案是推动该领域发展的必由之路。”Wu说。

中内启光表示,获得日本政府的批准后,他将着手研究上述问题。他将通过微调iPS细胞的植入时间和尝试使用不同的转基因iPS细胞,探索究竟是什么因素限制了人类细胞在动物胚胎内的生长。

原文以Japan approves first human-animal embryo experiments为标题发布在2019年7月26日《自然》新闻上。

Nature|doi:10.1038/d41586-019-02275-3

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