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含4%人类细胞!人鼠杂交嵌合体胚胎试验的背后(组图)

新闻来源: 英国那些事儿 于2020-05-21 11:15:42  提示:新闻观点不代表本网立场

奇美拉(Chimera )是希腊神话中一种能喷火的怪物,它长着狮子的头颅,山羊身子和毒蛇变成的尾巴。




而在现代生物医学领域,奇美拉(Chimera )被用来指代不同基因型细胞所构成的生物体,中文翻译为嵌合体。嵌合体生物早已不是什么新鲜事物了,从过去发现的体内包含了好几组DNA的人类,到人类在试验中把一种动物的细胞嵌入另一种动物体内……

然而几天天,5月13日《科学前沿》期刊上的一篇新报道,却引发了人们对嵌合体的空前担忧:纽约州立大学布法罗分校的科学家们,将人类细胞成功嵌入小鼠的身体,造就了一个有史以来人类细胞比例最高(高达4%)的嵌合体生物。是迄今为止融合人类和鼠细胞最彻底的一次杂交胚胎试验。

而且,这些人体细胞在小鼠胚胎内迅速发育,已经开始分化成肝脏心脏等组织细胞,甚至开始发育出人类大脑细胞……



这条消息也在网上引起了相当多的关注。

一方面,这次人鼠嵌合体试验的成功,将大大推动“从动物身上培养人体器官可供移植”的进程。

另一方面,试验也引发了不同以往的巨大担忧:如果研究继续推进,任由小鼠体内的人类细胞继续生长分化,会不会真的如同科幻电影里演的那样,制造出“人鼠”甚至“鼠人”,最终触及伦理的底线……

这一切,让我们从头捋一捋。说到底,这类试验的初衷还是为了人类自身,目的解决器官短缺的问题。人类需要移植的器官一直紧缺,于是科学家便开始想办法:如果动物细胞嵌入试验成功,不就可以在动物培育出人体器官,需要时直接从它们身上取不就行了?

基于这方面的考虑,人类从1984年起就开始了嵌合体试验,当时,科学家用绵羊和山羊的体细胞进行了胚胎融合试验。绵羊和山羊虽然都带个羊字,却因染色体数量的不同存在“生殖隔离”,也就是两者之间不能自然交配产生后代。

而当时的科学家试着融合了两种羊的胚胎,创造出了一只奇美拉羊,这只奇美拉羊竟然一直活到了成年。



看起来,血统相近的动物是能够成功嵌合的。

那么人类呢?把人类细胞融合到动物体内,能在动物身上长出人体器官吗?

这样的设想并非天方夜谭,而是有科学根据的,人体体内的干细胞被称为“万用细胞”,是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,它们有发育成血液、脑、骨骼和人体各种器官的潜力。

如果在动物胚胎里融合进人体干细胞,并让人体干细胞发挥作用,再经过适当的诱导,就有可能在动物身上长出人类的肝脏,肾脏之类的器官。

也因此,进入21世纪以后,不少生物科研团队都积极在这一课题上进行大胆的尝试,同时也在试验中遭遇了巨大的道德伦理阻力。最有名的莫过于加州科学家Juan Izpisua Belmonte的试验。



Belmonte和他的团队在2017年进行了史上第一次和人和猪的嵌合体试验。

这一次试验结果不太理想,这只猪胚胎体内的人类细胞比例只有10万分之一,这点比例想指望人体细胞发挥出主导作用,在猪身上长出人体器官,显然是不可能的。

之后Belmonte和团队又尝试了在猴子胚胎里嵌入人体干细胞,并在相应的基因上做了修改,当时的试验看起来融合顺利,但是在14天之后便销毁了胚胎。

这样做也是出于伦理方面的考虑,据了解,人兽混合胚胎试验的国际通行惯例是:在14天内将胚胎销毁,因为第14天是神经系统逐步成形的第一天,也是胚胎分裂的最后一天…

而在这以后,2019年中国科学家团队也做过猪猴嵌合体的试验,参与试验的胚胎仅有两个存活,也都在出生后一星期内死亡。



可以说,截止到去年,人和动物嵌合体试验都没有什么突破性的进展,

究其原因,科学家们认为:还是因为人类的干细胞实在是太挑剔了,进入很多动物体内都不能自如地生长发育,例如之前试验过的猪和猴……

然而今年,纽约州立大学布法罗分校和美国罗斯维尔帕克癌症研究所的科研人员合作,决定启用小鼠作为试验对象,展开人和小鼠的嵌合体杂交试验,这一次,终于有了惊人的发现……



研究人员把10到12组年轻人类的干细胞注入到包含60到80个鼠细胞的小鼠胚胎里,并让这个人鼠嵌合体胚胎自由生长17天。

就这样,令人震惊的结果出现了:尽管体内包藏了人体干细胞,这些人鼠嵌合体胚胎竟然一直在正常地生长。



检测记录显示,这些人鼠嵌合体胚胎中,人类细胞的比例相当高,比例最低的0.1%,比例最高的竟然达到了4%…

而研究人员更是惊讶地发现:嵌入老鼠胚胎的人类细胞已经开始分化成组织器官,有的分化成肝脏,有的分化成心脏细胞,还有的要变成骨髓和血液。尤其人类的红血球细胞,在胚胎内的含量相当丰富!在小鼠的这些不同的器官里,都有人类细胞的存在。 

然而,伴随着这些可喜的突破,同样也出现了令人惊恐的方面:一小部分人体细胞开始分化出人类脑细胞……

其中一个胚胎,更是在小鼠身上发展出了人类感光细胞,这原本是人类眼球用于感受光线的组织!

蓝色为小鼠胚胎的眼球,绿色为人体细胞



不过研究人员也确认,所有的人体细胞都没有在小鼠体内分化成精细胞和卵细胞这些遗传组织。

除此以外,研究人员还有一个更惊人的发现:人体细胞独立生长时,要分化成组织器官,如肝脏,血液,心脏等,通常来说过程都非常缓慢,

然而这一次,这些人体细胞在适应了“宿主”——小鼠胚胎以后,竟然开始了飞速生长……

绿色部分为人体细胞



布法罗分校的冯教授对此透露:“你把同样的人体细胞注入到小鼠胚胎内,它们会生长得非常快,仅仅17天,居然就能获得成熟的细胞。要知道,这些细胞在人体内发育成型通常需要好几个月……”

当然,像过去很多次试验一样,人鼠嵌合体试验的胚胎最终会被销毁掉,但试验的结果却是意义重大的。当年成功进行第一项人和动物嵌合体试验的Belmonte教授,最近也对这个试验给予了高度评价:“对我来说是相当震撼的,它代表着这个领域一个巨大的进步……”

当然,Belmonte教授同时也强调,还需要其他科学家重复这项实验,才能证明这项研究的可行性。



如果人类和小鼠嵌合体试验最终被证实成功,或许在不远的将来,人鼠嵌合体将成为人类器官移植的重要来源,小鼠也将成为的人类患者的最大救星。

然而同时,这也将引发更为巨大的,伦理方面的担忧,正如此前一些科学家所担心的:

“如果在动物的大脑中形成人类的大脑细胞怎么办?这些动物会拥有自我意识吗?再或者,如果这些干细胞变成精子细胞呢?”

那样的话,“鼠人”或者“人鼠”,看起来就真不是科幻片了……
网编:和评

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