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2021年4月，一個(gè)中美聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在Cell發(fā)表論文，研究了人擴(kuò)展多能干細(xì)胞在猴胚胎中的嵌合能力，首次培養(yǎng)出人-猴嵌合體胚胎。研究一經(jīng)發(fā)表便引發(fā)爭(zhēng)論，研究人員認(rèn)為該研究對(duì)未來(lái)藥物篩選，組織器官體外培養(yǎng)、移植等研究提供了通道。而許多相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜揖蛡惱韱?wèn)題進(jìn)行了討論。目前，國(guó)際公認(rèn)的胚胎研究遵循“14天原則”，為什么要定為14天？該研究卻巧妙的避開(kāi)了這個(gè)已經(jīng)誕生30多年的默認(rèn)規(guī)則。未來(lái)的胚胎實(shí)驗(yàn)，又將何去何從？

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撰文 | 皮卡龍秒蛙

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盡管生物醫(yī)學(xué)正在深刻影響著人們的生活，但最能體現(xiàn)技術(shù)的躍升，給人們帶來(lái)震撼感覺(jué)要屬科幻電影。回首過(guò)去，不得不說(shuō)，一些好的科幻作品提前將我們帶到了未來(lái)幾十年后的世界并潛移默化地影響了人們對(duì)科技的態(tài)度。

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1997年，電影《千鈞一發(fā)》(Gattaca) 描繪了這樣的未來(lái)世界：自然生育由于存在不同程度的基因缺陷問(wèn)題，這是窮人才不得以的選擇；如果人們足夠有錢(qián)，可以去“優(yōu)生診所”里給孩子隨意挑選自己中意的基因——膚色、國(guó)別、性別再也不是人們互相評(píng)價(jià)的依據(jù)，只有基因能決定一個(gè)人的命運(yùn)。1999年《黑客帝國(guó)》（Matrix）里，胚胎可以在充滿(mǎn)營(yíng)養(yǎng)液體的玻璃罐子中被養(yǎng)大；在2005年的《逃出克隆島》（The Island）中，一批克隆人被制造并囚禁起來(lái)，為了在必要時(shí)給他們的“原型”提供換用的身體零件……這樣的科幻片不計(jì)其數(shù)，但有一個(gè)核心內(nèi)容很相似，那就是為了各種各樣的目的，科學(xué)家用技術(shù)改造或培養(yǎng)人類(lèi)的胚胎。

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圖1 電影《千鈞一發(fā)》（Gattaca）與《黑客帝國(guó)》（Matrix）海報(bào)，兩部電影分別描述了基因修飾與胚胎的體外培養(yǎng) | 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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人-猴嵌合體胚胎

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2008年，在美國(guó)總統(tǒng)生物倫理委員會(huì)（President's Council on Bioethics, PCBE）被取締之前，他們發(fā)布的最后一個(gè)長(zhǎng)篇報(bào)告中寫(xiě)了這樣一段話：

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“我們正在獲得從胚胎中篩除掉壞基因的能力；我們也許有一天可以改變?nèi)祟?lèi)的基因組，來(lái)提高對(duì)疾病的抗性，達(dá)到最優(yōu)的身高和體重，強(qiáng)化肌肉力量，延長(zhǎng)壽命，讓感覺(jué)更加敏銳，讓智能更加高級(jí)，改變性格；我們也許有一天能在體外控制胚胎的發(fā)育，將人類(lèi)胚胎放到動(dòng)物或者人工子宮中去，或創(chuàng)造人-動(dòng)物雜合體…….誰(shuí)知道別的還有什么。但毫無(wú)疑問(wèn)的是，這些改變雖然可以?xún)?yōu)化人類(lèi)本來(lái)并不完美的身體，但絕非所有生物醫(yī)學(xué)工程都是有益的、能被接受的?！?/p>

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顯然，很多說(shuō)法在當(dāng)時(shí)僅僅是幻想或者展望，但沒(méi)人會(huì)想到短短十幾年之后，其中一部分正在變成現(xiàn)實(shí)或者以某種方式已經(jīng)成了現(xiàn)實(shí)。2021年4月15日，《細(xì)胞》（Cell）雜志上發(fā)表了昆明理工大學(xué)靈長(zhǎng)類(lèi)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院與美國(guó)索爾克研究所（Salk Institute）合作的最新研究成果，通過(guò)結(jié)合該研究組之前建立的猴胚胎體外培養(yǎng)系統(tǒng)，研究人員首次將人擴(kuò)展多能干細(xì)胞（hEPS）嵌合在食蟹猴（Macaca fascicularis）受精后第六天胚胎的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中，制成了132個(gè)人-猴嵌合體胚胎。在嵌合胚胎的生長(zhǎng)過(guò)程中，人源的干細(xì)胞在胚胎中表現(xiàn)出一定的分裂與分化能力，可以表達(dá)中胚層，內(nèi)胚層的部分標(biāo)記基因。不過(guò)，由于人猴的種間差異和體外培養(yǎng)系統(tǒng)存在的種種限制，人源干細(xì)胞在培養(yǎng)過(guò)程中逐漸丟失，嵌合體胚胎在生長(zhǎng)過(guò)程中逐漸死亡，最后一個(gè)胚胎最終存活了20天之久。

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圖2 顯微鏡下的人-猴嵌合體。左圖發(fā)光部分與右圖中的紅色部分為用熒光分子標(biāo)記的人擴(kuò)展多能干細(xì)胞 | 來(lái)源：課題組

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如果僅從學(xué)術(shù)研究探討，本次進(jìn)展在一定程度上回答了異種嵌合細(xì)胞如何相互作用，以及發(fā)育程序差異如何調(diào)節(jié)等問(wèn)題，為解決異種嵌合效率低下等問(wèn)題提供新的思路，對(duì)器官再生研究具有指導(dǎo)意義。研究了大半輩子再生醫(yī)學(xué)，作為本項(xiàng)研究通訊作者之一的Juan Carlos Izpisua Belmonte表示很興奮，“這項(xiàng)研究讓我們可以深入并重編那些影響人類(lèi)細(xì)胞在其他動(dòng)物體內(nèi)生長(zhǎng)發(fā)育的細(xì)胞通路?！?/p>

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而從臨床前景上考慮，以我國(guó)為例，器官移植的現(xiàn)況較為嚴(yán)峻，其中一個(gè)最大的原因就是缺乏器官的供者。因此，在更大的意義上，如果人-動(dòng)物雜合胚胎可以正常發(fā)育，成長(zhǎng)為攜帶人體器官的動(dòng)物，似乎可以從根本上解決器官供體少的問(wèn)題。

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不過(guò)展望歸展望，我們?cè)阢裤窖芯康拿篮们熬暗耐瑫r(shí)，還是要回到研究本身。不出意外地，不同領(lǐng)域的學(xué)者對(duì)此項(xiàng)研究有著不同的角度。牛津大學(xué)生物倫理學(xué)家Katrien Devolder對(duì)本項(xiàng)研究評(píng)論道，“（這個(gè)階段的胚胎）不會(huì)有疼痛的感覺(jué)，也沒(méi)有意識(shí)，可是如果這些嵌合體胚胎得以進(jìn)一步發(fā)育，那就是另一回事兒了?！毖韵轮猓瑢?shí)驗(yàn)做到這個(gè)地步，勉強(qiáng)可以接受，可如果這些胚胎再長(zhǎng)一段時(shí)間，就要好好討論合理性了。更有學(xué)者直接表達(dá)了反對(duì)意見(jiàn)，認(rèn)為可能帶來(lái)無(wú)法預(yù)見(jiàn)、無(wú)法估量的麻煩。來(lái)自O(shè)xford Uehiro Centre for Practical Ethics的Julian Savulescu教授在接受BBC的采訪時(shí)，形容這項(xiàng)研究是“打開(kāi)了人-非人雜合體的潘多拉魔盒”。

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事實(shí)上，這并不是近期唯一一個(gè)胚胎研究領(lǐng)域的突破性研究。僅僅在1個(gè)多月前的 3月21日，《自然》（Nature）同日刊登了兩篇文章，報(bào)道了兩種跳過(guò)受精卵階段獲得類(lèi)似人早期胚胎結(jié)構(gòu)的可能性。其中一項(xiàng)研究利用一種特殊的培養(yǎng)系統(tǒng)，可以在體外誘導(dǎo)人類(lèi)多能干細(xì)胞（PSC）聚集成為一個(gè)“類(lèi)人早期胚胎（human blastoid）”，而另一項(xiàng)研究通過(guò)重編程人的成纖維細(xì)胞，也獲得了一種與人早期胚胎類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，作者稱(chēng)之為“胚胚（iBlastoid）”。

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圖3 兩種“類(lèi)胚胎”的產(chǎn)生方法：第一種方法通過(guò)培養(yǎng)各種來(lái)源的人多能干細(xì)胞，使其聚集成類(lèi)似人類(lèi)早期胚胎的結(jié)構(gòu)；第二種方法則通過(guò)重編程體細(xì)胞實(shí)現(xiàn)類(lèi)似目的。| 來(lái)源：Nature

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這一系列眼花繚亂的研究，不禁引人發(fā)問(wèn)：我們對(duì)人類(lèi)胚胎的研究，有哪些限制？

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胚胎與人胚胎干細(xì)胞研究的限制

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大家對(duì)基因編輯嬰兒事件應(yīng)該還有印象。2018年11月26日，南方科技大學(xué)賀建奎宣布了一對(duì)特殊的雙胞胎的誕生，這兩個(gè)孩子的基因組天生與眾不同：研究團(tuán)隊(duì)用基因編輯技術(shù)修改了一個(gè)與HIV感染相關(guān)的關(guān)鍵基因CCR5，并聲稱(chēng)這樣的孩子天生就有抵抗HIV的能力。這一事件被各界評(píng)價(jià)與批評(píng)是非法的，極其不負(fù)責(zé)任與不符合道德的。2019年3月13號(hào)，來(lái)自7國(guó)的18位科學(xué)家與倫理學(xué)家在《自然》上發(fā)表文章呼吁暫停暫停生殖系基因編輯的臨床應(yīng)用，這其中既有技術(shù)性、科學(xué)性、安全性的考慮，也有倫理道上的考慮。

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事實(shí)上，對(duì)于人類(lèi)胚胎能不能用來(lái)做實(shí)驗(yàn)這個(gè)問(wèn)題，國(guó)際上大致有三種派別。最保守的一派，比如天主教徒，他們認(rèn)為，人類(lèi)胚胎與一個(gè)人在本質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別；從道德上來(lái)講，用人類(lèi)胚胎做實(shí)驗(yàn)，從根本上來(lái)講就是錯(cuò)誤的行為。而最激進(jìn)的一派則認(rèn)為，人類(lèi)胚胎僅僅是一團(tuán)細(xì)胞，沒(méi)有神經(jīng)，沒(méi)有感覺(jué)，用來(lái)做實(shí)驗(yàn)，不會(huì)有問(wèn)題。而人數(shù)最為眾多、最廣為接受、科學(xué)界最認(rèn)可的觀點(diǎn)，是在這兩種極端之間尋求一種平衡：人類(lèi)胚胎的研究在一定程度上有利于人類(lèi)進(jìn)步，但同時(shí)應(yīng)該有道德和倫理上的考慮，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)施加一定的限制。這一派別的代表理論，是“14天原則（14-day rule）”。

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你，什么時(shí)候真正成為了你？

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對(duì)于生殖醫(yī)學(xué)來(lái)說(shuō)，1978年是不平凡的一年。在這一年，世界上首個(gè)通過(guò)體外受精和胚胎移植受孕的嬰兒在英國(guó)誕生。這一研究在當(dāng)時(shí)的英國(guó)乃至世界上引發(fā)了極大的轟動(dòng)，公眾的反應(yīng)可以說(shuō)是“又喜又怕”：“喜”在不孕不育癥患者有了新的希望；“怕”在用人類(lèi)胚胎做實(shí)驗(yàn)有無(wú)法預(yù)料的后果。

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很快，英國(guó)政府召集了16位學(xué)者組成了 “沃諾克委員會(huì)（Warnock Commitee）”，其中不僅有醫(yī)生和科研人員，還有很多其他領(lǐng)域的杰出工作者，甚至連神學(xué)家都參與了進(jìn)來(lái)。委員會(huì)成立目的很簡(jiǎn)單，就是讓大家來(lái)一起商討，體外研究人類(lèi)胚胎這條路，人類(lèi)今后到底該怎么走。這個(gè)委員會(huì)看似魚(yú)龍混雜，事實(shí)上并非徒有其表，僅僅在成立的第一年內(nèi)，就收集了近千份來(lái)自各界的意見(jiàn)。1984年，委員會(huì)發(fā)布了第一份詳細(xì)報(bào)告（Warnock 1984），列舉了數(shù)條關(guān)于體外受精與人類(lèi)胚胎研究的建議。其中最重要的一條是這么說(shuō)的：

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“我們強(qiáng)烈推薦，由體外受精產(chǎn)生的人類(lèi)胚胎，無(wú)論是冰凍狀態(tài)下或非冰凍狀態(tài)下，如果沒(méi)有進(jìn)行胚胎移植，不能在體外存活至超過(guò)受精后第14天。同時(shí)，我們推薦把任何用超出此期限的人類(lèi)胚胎的做實(shí)驗(yàn)的行為都定為刑事犯罪”。

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這正是“14天原則”最原始的表述之一。

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大家可能會(huì)好奇，為什么14天這個(gè)節(jié)點(diǎn)如此特殊？在此節(jié)點(diǎn)之前和之后的胚胎，有多大的不同？沃諾克委員會(huì)中唯一的發(fā)育生物學(xué)家McLaren曾說(shuō)：“如果我必須指定一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，（在胚胎發(fā)育過(guò)程中）從這個(gè)節(jié)點(diǎn)以后我便開(kāi)始成為了我，那我將會(huì)認(rèn)為正是（第14天）這個(gè)時(shí)間。”

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實(shí)際上，從受精卵形成開(kāi)始到胎兒出生需要跨過(guò)的約38周共266天(在臨床上是一個(gè)平均的時(shí)間，并非每個(gè)人的出生都這么精確)，一般可以分為三個(gè)階段：胚前期（pre-embryonic period）、胚期（embryoic period）和胎期（fetal period）。

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圖4 人類(lèi)胚胎發(fā)育的三個(gè)時(shí)期，胚前期（pre-embryonic period）,胚期（embryoic period）和胎期（fetal period）| 來(lái)源：verywell

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在受精卵形成的頭14天里，胚胎會(huì)完成數(shù)次卵裂，形成囊胚，在子宮腔內(nèi)完成著床。而在第14天，也是胚前期和胚期的分界點(diǎn)，一種名為“原條（primitive streak）”的結(jié)構(gòu)形成，標(biāo)志胚胎內(nèi)、中、外胚層發(fā)育的開(kāi)始。選擇第14天這個(gè)節(jié)點(diǎn)，一來(lái)是因?yàn)樵瓧l的形成很容易被觀察到，利于判斷；二來(lái)人們認(rèn)為，神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育始于受精后17天左右，把限制設(shè)置在14天，胚胎就感受不到痛覺(jué)，用來(lái)做實(shí)驗(yàn)就不會(huì)有道德問(wèn)題。

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1990年，英國(guó)正式把生物醫(yī)學(xué)研究的相關(guān)規(guī)定寫(xiě)在了法律中。到今天為止，“14天原則”被世界各國(guó)和各個(gè)組織廣泛采納，但并非完全一致。有的國(guó)家像英國(guó)一樣把相關(guān)條目寫(xiě)在了法律里，有的國(guó)家仍然只是以“建議”的形式存在。除此之外，對(duì)14天的解讀也不盡相同。很多人認(rèn)為這14天要從受精的那一刻開(kāi)始算起，然而體細(xì)胞核移植的技術(shù)可以讓研究人員直接跳過(guò)受精卵這一步。所以有人認(rèn)為，不管是什么來(lái)源的胚胎，這14天要從體外培養(yǎng)的第一天開(kāi)始算起。比如我國(guó)在2003年由科學(xué)技術(shù)部、衛(wèi)生部聯(lián)合制定的《人胚胎干細(xì)胞研究倫理指導(dǎo)原則》中，是這樣規(guī)定的：利用體外受精、體細(xì)胞核移植、單性復(fù)制技術(shù)或遺傳修飾獲得的囊胚，其體外培養(yǎng)期限自受精或核移植開(kāi)始不得超過(guò)14天。

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不斷被挑戰(zhàn)的胚胎倫理

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多年以來(lái)，所有研究人類(lèi)胚胎體外培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)室共同遵守著“14天原則”。說(shuō)來(lái)有趣，大家這么守規(guī)矩的一個(gè)主要原因是，人類(lèi)胚胎在體外根本培養(yǎng)不到14天。精子和卵子在輸卵管內(nèi)相向運(yùn)動(dòng)，一般在輸卵管的壺腹部相遇形成受精卵后，一邊發(fā)育，一邊慢慢朝向子宮移動(dòng)，在受精后6~7天到達(dá)子宮上段。這個(gè)階段的胚胎是一個(gè)大概有200多個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞團(tuán)塊，發(fā)生一系列復(fù)雜的變化后逐漸嵌入子宮內(nèi)膜，也就是“著床”。而在體外培養(yǎng)胚胎的過(guò)程中，“著床”可以說(shuō)是分水嶺——在這之前可以通過(guò)在體外培養(yǎng)基中加入各種物質(zhì)，讓胚胎相信自己就是在子宮內(nèi)生長(zhǎng)；而過(guò)了這6~7天，體外生長(zhǎng)的胚胎似乎就察覺(jué)到了不對(duì)勁：本該出現(xiàn)的子宮內(nèi)膜的環(huán)境并沒(méi)有出現(xiàn)，從而中止進(jìn)一步發(fā)育。所以很長(zhǎng)時(shí)間里，受精后第6~7天已經(jīng)是體外胚胎培養(yǎng)的極限。雖然不同的團(tuán)隊(duì)做出了相當(dāng)多的嘗試，比如摸索培養(yǎng)基中各種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的配比，嘗試各種材質(zhì)的培養(yǎng)容器，嘗試加入其他種類(lèi)的細(xì)胞與胚胎進(jìn)行共培養(yǎng)等等，但似乎都無(wú)法“欺騙”胚胎，體外培養(yǎng)的效果都不盡理想。

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圖5. 受精卵形成后在輸卵管和子宮內(nèi)的移動(dòng) | 來(lái)源：ScienceDirect

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極限終將是會(huì)被突破的。2016年5月，來(lái)自英國(guó)劍橋大學(xué)和美國(guó)洛克菲勒大學(xué)的兩個(gè)研究組分別在《自然》和《自然·細(xì)胞生物學(xué)》（Nature Cell Biology）發(fā)表研究，前者通過(guò)改造他們之前設(shè)計(jì)的小鼠胚胎體外培養(yǎng)的方法，讓人類(lèi)胚胎在體外發(fā)育到了受精后第13天，后者通過(guò)給囊胚階段的胚胎提供附著底物，讓其可以至少在體外發(fā)育到受精后第12天。而且兩個(gè)研究組都聲明，根據(jù)國(guó)際廣泛認(rèn)可的相關(guān)倫理原則，自己在胚胎發(fā)育到受精后14天之前終止了實(shí)驗(yàn)。換句話說(shuō)，如果他們想繼續(xù)培養(yǎng)胚胎，完全有希望超過(guò)14天。

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除了逐漸逼近倫理底線的科學(xué)研究，在開(kāi)篇介紹的三項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)全部都以各種方式直接避開(kāi)了已有的限制。比如，我國(guó)2003年頒布的《人胚胎干細(xì)胞研究倫理指導(dǎo)原則》規(guī)定，“不得將人的生殖細(xì)胞與其他物種的生殖細(xì)胞結(jié)合”，然而在人猴嵌合體胚胎研究里，人和猴的細(xì)胞并沒(méi)有真正“結(jié)合”。更準(zhǔn)確地來(lái)說(shuō)，它們僅僅是“靠在一起”，分別生長(zhǎng)而已。而之前提到的，跳過(guò)受精卵階段直接獲得類(lèi)似人早期胚胎結(jié)構(gòu)的另兩個(gè)研究中，本質(zhì)上根本沒(méi)有真正的人類(lèi)胚胎的產(chǎn)生，而是通過(guò)改變培養(yǎng)環(huán)境來(lái)“仿制”人類(lèi)胚胎，對(duì)于這樣的研究來(lái)說(shuō)，還沒(méi)有相關(guān)規(guī)定和法律作出限制。

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胚胎倫理，何去何從？

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生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展，如同潮浪一樣，一波又一波地沖擊著人們對(duì)生命的理解。在這一過(guò)程中，我們都在重新認(rèn)識(shí)自己，重新思考人類(lèi)與其他物種，與整個(gè)自然的關(guān)系。對(duì)于每一項(xiàng)有希望應(yīng)用于人類(lèi)自身的新技術(shù)，我們都要有兩方面的考慮：一要考慮風(fēng)險(xiǎn)和收益，也可以說(shuō)是安全性；二要考慮倫理和道德。安全性終究是客觀的，并且隨著時(shí)間的推移可以逐漸提高。而道德和倫理上的底線，很多時(shí)候并不完全明確。我們每個(gè)人都有發(fā)言權(quán)，去探討技術(shù)與倫理道德的邊界。

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參考資料

[1] https://bioethicsarchive.georgetown.edu/pcbe/index.html

[2] https://repository.library.georgetown.edu/handle/10822/559350

[3] 科學(xué)技術(shù)部、衛(wèi)生部關(guān)于印發(fā)《人胚胎干細(xì)胞研究倫理指導(dǎo)原則》的通知，http://www.most.gov.cn/fggw/zfwj/zfwj2003/200512/t20051214_54948.htm

[4] https://www.nature.com/news/embryology-policy-revisit-the-14-day-rule-1.19838#b1

[5] https://www.nature.com/articles/s41586-021-03356-y

[6] https://www.nature.com/articles/s41586-021-03372-y

[7] https://www.nature.com/articles/nature17948

[8] https://www.nature.com/articles/ncb3347

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