“14天规则”面临修订:人类胚胎体外发育首次超十天

编辑:薄荷绿℡ 2019-07-29 11:38:07
来自美国和英国的两个研究小组分别在最近出版的《自然》和《自然—细胞生物学》杂志上发表论文称,他们将人类胚胎体外发育的时间提高到10天以上。这两项研究不仅突破了此前难以超越的7天之限,还将曾经遥不可及的“14天规则”一下拉近到了眼前。问世30余年的人类胚胎研究“14天规则”或因此面临修订。

美国洛克菲勒大学胚胎实验室主任阿里·布莱文卢、英国剑桥大学生理学教授玛格丽娜·泽尼卡-葛兹带领各自的研究团队独自进行的研究显示,即使在培养皿中,人类胚胎也能进行细胞分裂和自我发育。培养皿中胚胎经历的变化与在母体中发育的胚胎并无显著差异。

人类胚胎发育研究是了解人类早期发育过程,预测遗传性疾病的一个重要途径。但此前人类胚胎在培养皿中的发育一直很难超过7天。在新的研究中,通过采用一种过去曾用于培养小鼠胚胎的技术,两个团队分别让这一时间达到了10天和13天,并报告了期间人类胚胎发育的各种事件。这些发现凸显出小鼠胚胎和人类胚胎之间在细胞类型分化和组织组合方式上的差异。按照国际公认的准则,实验在胚胎发育的第14天之前终止。

“14天规则”是指科学家只能在不满14天的胚胎上进行实验。由于14天之前的人类胚胎还未分化出神经等结构,尚不具备人的特征,因此不涉及伦理问题,这一规则便由此而来。1979年,由当时的美国卫生、教育及福利部伦理咨询委员会首次提出,而后逐渐被多国监管机构采纳,成为国际准则。

《自然》杂志同期发表的评论称,“14天规则”在过去得到了严格的遵守,有很大一部分原因是此前的技术很难突破14天的限制。如今,体外培养胚胎超过14天似乎是完全可行的。与之相关的研究有望把人类对自身早期发育的各方面认识推进到前所未有的精度,应从科学角度出发,邀请专家、政策制定者、患者还有普通民众参与进来,对规则重新进行评估,对适用范围等问题作出更为明确的界定。

 

※科学家运用人类胚胎基因编辑技术实现HIV免疫※

中国广州医科大学附属第三医院发布消息称,该院范勇博士团队科学家运用人类胚胎基因编辑技术实现HIV免疫。

这项人类胚胎基因编辑的最新研究成果,于2016年4月6日在国际期刊《辅助生殖与遗传学》(Journal of Assisted Reproduction and Genetics)上发表。这也是国际上发表的第二篇关于人类胚胎基因编辑研究报道。

 

广州医科大学附属第三医院产科重大疾病重点实验室及普通高校生殖与遗传重点实验室范勇博士研究团队通过CRISPR/Cas9技术对废弃的人类3PN受精卵(两个精子与一个卵子结合而成的受精卵)进行编辑,从而使免疫细胞的细胞膜蛋白CCR5 (这是HIV病毒入侵T细胞的主要受体之一)基因进行精确修饰,并希望以此达到免疫艾滋病的效果。这个研究从概念上证明了基因编辑技术对于HIV免疫的可能性。

范勇介绍,“该研究只是基础研究,使用的不是正常发育的胚胎,而是无法继续发育的废弃胚胎。使用的废弃的人类3PN胚胎由于包含了额外的多余一套染色体,从而不会再发育而成为废弃胚胎细胞,而且胚胎均按照规定在实验三天后被销毁,不存在人们担心的通过对早期胚胎进行改造并制造转基因婴儿的问题。”

范勇团队在论文中明确表态:“我们相信,在伦理问题和科学问题都妥善解决以前,任何试图通过对早期胚胎进行改造并制造转基因婴儿的行为都要严格禁止。”

 

※英国批准人类胚胎基因编辑实验或能定制婴儿※

英国近期首度同意科学家进行人类胚胎的“基因编辑”实验。虽然目的是要深入了解人类最初的成长,以改善生育治疗及预防流产,但有批评指出,这项决定未来将引发“定制婴儿”的人伦争议。

人工受精暨胚胎管理局表示,已批准伦敦法兰西斯克利克研究机构尼亚坎博士的申请,将“胚胎基因编辑”纳入新的实验研究许可。

英国国会下议院一年前通过法案,允许透过试管受孕制造拥有“三亲”DNA的婴儿,避免母亲把重大疾病传给下一代,使该国成为全球第一个允许女性怀基改胚胎的国家。

现在英国更进一步,首次由国家主管机关准许使用基因编辑技术。美国不允许使用联邦资源研究胚胎修改,但并未彻底禁止基因编辑。

据尼亚坎团队说明,胚胎由接受人工受精的女性捐赠,是疗程中剩余未使用的。胚胎不会植入女体,而是透过基因编辑观察与分析第一周的成长。过程中胚胎从一个单细胞演化成约250个细胞,之后予以销毁。

基因编辑包含删除、修复或取代活细胞内的少量DNA。科学家说,这项生物剪贴技术,有朝一日可能促成研发出艾滋病毒(HIV)或肌肉萎缩症等遗传性疾病的疗法。

不过,部分批评人士警告,以这种方式调整遗传密码,最终可能导致“定制婴儿”的灾难。

 

※世界首次!中国实现哺乳动物胚胎在太空发育※

随着人类探索太空的深入,未来人类能否在太空正常生活、繁衍后代?空间微重力和辐射等特殊环境会不会对生殖造成不良影响?迄今为止,没有人能够明确回答这些问题。

为了解开这些疑惑,6日发射的我国实践十号返回式科学实验卫星把6000余枚小鼠早期胚胎带上了太空。它们能否像在地球一样正常发育?人们对此充满期待。

经过数天的太空旅行,实践十号上传来好消息:小鼠早期胚胎在太空中顺利完成从2细胞到囊胚的全程发育。这是世界上第一次实现哺乳动物胚胎在太空发育。

“对哺乳动物早期胚胎在太空发育的研究迄今只有三次尝试。”这项实验的负责人、中科院动物研究所研究员段恩奎说。

第一次是20年前。1996年,美国哥伦比亚航天飞机将49枚小鼠2细胞胚胎送上太空,结果无一发育;此后国外再无进行此类实验。

第二次是10年前。2006年,段恩奎领导的团队利用我国实践八号育种卫星留轨舱,开展了小鼠4细胞期胚胎太空发育实验,首次获取了太空中的小鼠胚胎图片,但遗憾的是它们在太空未能完成发育。

第三次就是实践十号任务。“这十年来我们没有放弃,这一次终于成功了,在世界上第一次证明了哺乳动物早期胚胎在太空微重力条件下,完全可以发育到囊胚阶段。”段恩奎说。

为了实现这一科学目标,科学家们完成了“不可能完成”的任务:中科院上海技术物理所研究员张涛领导的胚胎培养载荷研究团队将地面庞大复杂的胚胎实验室浓缩成了一个微波炉大小的培养箱和一个电控箱,且使其具有密闭培养、自动搜索识别显微成像、遥控固定、图像下传等功能。

十年来,科学家们深入分析研究,对太空胚胎培养方法和固定技术进行了多方面的研究和改进。

“比如,我们科学团队与西北农林科技大学马保华教授合作研发了胚胎密闭培养体系,研制了适用于太空胚胎培养的特殊培养液,开发了进行大量早期胚胎冷冻、解冻的新技术,以前一次能冷冻1到10个胚胎,现在能一次冷冻50到100个左右。”段恩奎说。

此外,科学家们还研制出了适合太空遥操作的胚胎固定技术,反复研究筛选出了培养单元中胚胎培养液的最佳比例,探索出胚胎固定时最佳的固定液流速……

在实践十号上,安放小鼠胚胎的装置在19个载荷中属于最受关爱和特殊照顾的“宠儿”。

“它在发射前8小时最后一个装上卫星,以最大程度缩短在地面停留的时间;在转运及装载过程中要求不能断电超过20分钟,以保证它的状态,事实上仅断电了12分钟。另外发射前4小时要进行一次自动搜素显微成像。”段恩奎介绍。

进行发育实验的小鼠胚胎被分为4个单元,每个单元内有150个左右胚胎,卫星入轨后每4小时照相一次,记录它们的状态,直到96小时为止。“在72小时左右,2细胞胚胎就发育到囊胚,和地面上时间基本一致。”段恩奎说。

据介绍,发育成囊胚的胚胎如果没有及时在母体子宫着床,就会慢慢死去,所以这些小鼠胚胎无法回到地球继续生长发育。“如果将来有机会短时间就能回收这些胚胎,比如3天,也许就可以及时将它们植入母体,看能不能生下健康的小鼠,那将是更重大的突破。”段恩奎说。

除了用于发育实验,还有一部分胚胎在装星后72小时要在太空中被注入固定液,固定一定的阶段后,随返回舱回归地球,用于完成此次实验的另一个科学目标——探讨太空环境对胚胎发育影响的作用机制。

“希望这些小鼠胚胎能安全度过回归地球的艰难旅程,我们将立刻把它们运回实验室进行全方位分析研究,与地面对照实验结果比对,分析胚胎形态变化,进行基因蛋白监测,筛选出影响太空哺乳动物早期胚胎发育的相关基因。”段恩奎说。

“我们希望能为未来人类太空活动中生殖健康提供科学依据。”段恩奎说。

他同时指出,人类能否在太空繁衍等谜团需要通过一系列严格的科学实验来一步一步解开,哺乳动物早期胚胎能够在太空实现发育只是解开人类太空繁衍众多谜团的第一步。(如需转载,请注明来源自科技世界网)

 

 

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