出品:放牛班的秘密花园

编译:Sweetpie

根据近日发表在《自然》杂志上的一篇文章,一组以色列科学家在人造子宫中将小鼠胚胎培育了长达11到12天,大约是动物自然妊娠期的一半,这创造了哺乳动物子宫外发育的记录。

“这为其他物种创造了条件,”领导该研究小组的以色列魏茨曼科学研究所的发育生物学家雅各布·汉纳(JacobHanna)表示,“我希望这能使科学家培育人类胚胎到第五周。”

根据该研究团队的说法,下一步可能是人类胚胎。而在实验室将人类胚胎培育那么长时间甚至到妊娠期,将提出新的重大伦理问题。

他们是如何做到的

通过加入人类脐带血并在玻璃瓶中搅动它们,同时注入加压含氧混合气体,汉纳团队使小鼠胚胎的发育时间变得更长。他将这一过程比作给患者上呼吸机:“这使氧气进入细胞,病人会舒服得多。”

小鼠胚胎可见跳动的心脏

小鼠胚胎只有在变得太大、氧气无法供给到整个胚胎时才会死亡,因为它们缺乏胎盘所能提供的天然血液供应。

这项研究成果为早期胚胎打开了一扇科学之窗,后者通常隐藏在子宫内。

研究人员在培育中的小鼠胚胎中加入毒素、染料、病毒和人体细胞,以研究会发生什么。未参与该研究的西班牙庞培法布拉大学的发育生物学家和干细胞研究员阿方索·马丁内斯·阿里亚斯说:“这是个巨大的成就,非常、非常了不起。”

人类胚胎体外培育的最大障碍

汉纳希望以这种方式培育人类胚胎,而与发育12天的小鼠胚胎等效的人类胚胎,是妊娠早期的胚胎。他承认,实验室培育、具有形状大致可辨的头、尾和肢芽的人类胚胎可能令人震惊。

随着控制胚胎生命的技术加速发展,研究人员想摆脱他们最大的技术障碍。

汉纳明白这已经涉及到堕胎问题,但又称能为这类实验给出合理解释,因为在他们之前,已经有研究人员开展过对发育5天的人类胚胎的研究,这些胚胎在研究过程中同样被破坏了。

汉纳说:“所以我主张把它培育到第40天再处理掉。与其说从人工流产获得生物组织,不如直接提取胚泡来培育。”

汉纳表示,下一步是将这些胚胎模型添加到他的旋转瓶系统中,看它们能发育到什么程度。他说:“整整六年时间的密集工作才让这个系统达到了现有水平,我们在人工胚胎上的确也有同样的目标。”

人造胚胎的技术飞跃

这项研究是有关早期发育的新技术新创意大爆发的一部分。在同一期的《自然》杂志上,另外两个研究小组在创造“人造”人类胚胎方面也取得了飞跃。

他们设法诱导普通皮肤细胞和干细胞自组装为所谓“人工囊胚”(blastoids)的类人类早期胚胎,并将它们在实验室里培育大约10天。

之前报道过几种人工胚胎模型,但最新报道的这种是最完整的,因为它们拥有形成胎盘所需的细胞。这意味着它们离成为可存活的人类胚胎又近了一步,甚至能进一步发育直到出生。

这些科学家称他们绝不会尝试用人工胚胎进行妊娠,在今天大多数国家这都是被禁止的。

“人造子宫”技术尚待完善

马丁内斯·阿里亚斯认为没有多少其他实验室有能力采用这种技术,他也不赞成以这种方式培育人类胚胎:“它既昂贵又复杂,所以我们得看看它有多大用处。”

汉纳认为“瓶中小鼠胚胎”技术还需要进行其它改进,比如他无法将小鼠胚胎从受精卵培育到第12天。作为替代,他从怀孕的母鼠身上收集5天大的胚胎,将其转移到培养箱系统中,它们在那里又存活了一周。

第6天的小鼠胚胎

目前的问题是,只有当小鼠胚胎至少能短时附着在真正的老鼠子宫上,它们才能正常发育。汉纳团队正调整步骤以实现小鼠的完全体外培育。

汉纳称他对在实验室中分娩小鼠不感兴趣,他的目标是观察和控制其早期发育。“我想看看这一程序是如何展开的,”他说,“我有很多东西需要研究。”

“14天”禁令会取消吗?

根据所谓的14天规则(在部分国家也是一项法律),在实验室里对人类活体胚胎进行长期研究目前是被禁止的,胚胎学家在实验室中培育人类胚胎的时间不得超过两周。

然而,一个重要的科学组织,国际干细胞研究协会(ISSCR)计划建议取消这项禁令,并允许部分胚胎存活得更久。

汉纳说,这意味着只要以色列伦理委员会批准,他们就能在培养箱中培育人类胚胎。

旋转瓶系统使小鼠胚胎能在子宫外存活

他表示,为了让这类实验更容易被接受,可以对人类胚胎进行改造,限制其完全发育的可能。一种可能是在钙通道中插入基因突变以阻止心脏跳动。

在瓶中培养人类胚胎可能会有意想不到的实际应用。斯坦福大学的医生和生物伦理学家威廉·赫尔伯特表示,该系统提供了一种方法,从妊娠早期的人类胚胎中获取原始器官(如肝脏或胰腺细胞),然后进一步培养并用于移植医学。汉纳也认为这是该技术的一个潜在方向。

赫尔伯特说:“科学前沿正从分子和试管转移到活的有机体。我认为器官移植并不遥远,它最终可能会实现。但这非常令人担忧,因为一个人的边界并不是另一个人的边界。”

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