科學(xué)探索：利用皮膚細(xì)胞培育出人類胚胎，符合倫理嗎？


圖源：www.meipian.cn
研究者們已經(jīng)通過“重編程”皮膚上的細(xì)胞，成功培育出了早期人類胚胎細(xì)胞的模型。這項(xiàng)突破可能會開創(chuàng)研究人類最早期發(fā)育的新方法，可能會加深人們對發(fā)育不良、不孕不育、基因疾病的認(rèn)識，甚至可能會提高IVF療法的成功率。
發(fā)表在《自然》上的一項(xiàng)研究中，我們的同事Jose Polo領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，皮膚細(xì)胞在一定手段處理下，它的3D結(jié)構(gòu)相似于早期人類胚胎。一篇中美合作研究團(tuán)隊(duì)（由Jun Wu領(lǐng)導(dǎo)）也報告了相似發(fā)現(xiàn)，該團(tuán)隊(duì)造出了相似于早期胚泡的結(jié)構(gòu)。
盡管這是令人激動的科學(xué)進(jìn)展，但思考這項(xiàng)技術(shù)及其他模擬人類發(fā)育的新興方法背后的倫理也十分重要。
在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)人體器官
過去五十年里，研究已經(jīng)很大程度上撥開了“身體不同器官的形成過程”、“疾病在細(xì)胞尺度上的表現(xiàn)”這些問題的迷霧。
這些洞見許多來自近期在干細(xì)胞研究中取得的突破，即科學(xué)家們可以高效地從人體組織中建立三維模型或微型器官，以模擬人體特定器官的結(jié)構(gòu)或作用。
這些被稱為“類器官”的模型，已經(jīng)用于理解腎的形成、學(xué)習(xí)塞卡病毒感染對發(fā)育中大腦的影響、以及測試一系列療法以找到腸癌或胰腺癌的最佳療法。
這些進(jìn)步建立在干細(xì)胞與生俱來的能力上。在合適的環(huán)境條件下，干細(xì)胞會在結(jié)構(gòu)、功能上向特定的器官演變。研究人員可以使用從患者自身組織中提取的干細(xì)胞來創(chuàng)建相應(yīng)器官的3D模型。許多器官（并非全部）有著其特定的干細(xì)胞。
其他方法采用的是更基本的干細(xì)胞，即多能干細(xì)胞，多能干細(xì)胞可以從人類胚胎或者在實(shí)驗(yàn)室里對皮膚細(xì)胞或血液細(xì)胞進(jìn)行“重編程”獲得。雖然這些3D模型被稱為迷你器官，但事實(shí)上它們只復(fù)制了器官結(jié)構(gòu)上、功能上特定的方面。
探索發(fā)育的“黑箱”階段
盡管干細(xì)胞能揭示很多器官形成的奧秘，目前的研究還不能解釋發(fā)育中的胚胎和維持懷孕狀態(tài)的子宮內(nèi)膜的相互作用。
在移植后的頭幾周，因?yàn)樵u估生殖物質(zhì)極其困難，所以有時被認(rèn)為是發(fā)育的“黑箱”階段。
另外，即使在一些允許研究捐獻(xiàn)的IVF胚胎的國家，研究也被限制在受孕后的頭14天里。其他動物模型對揭示人類胚胎移植的獨(dú)特過程無甚價值。
鑒于受流產(chǎn)影響的懷孕達(dá)1/6，以及胚胎移植失敗導(dǎo)致高比例的不孕不育，我們需要更好的方法來理解和解決這些災(zāi)難性的后果。
建立3D模型或許可以提供答案
人類多能干細(xì)胞已用于在植入時和植入后創(chuàng)建結(jié)構(gòu)以復(fù)制發(fā)育的特定方面，但多能干細(xì)胞還不曾用于復(fù)制整個胚胎。
今天發(fā)布的論文提出了另一種方法來探索植入期間的發(fā)育。在動物研究中，3D胚胎模型通過組裝來自預(yù)先建立的干細(xì)胞系的細(xì)胞來獲得，新方法則依賴于培育誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的技術(shù)。
在Polo研究小組采用的方法中，首先對成年捐獻(xiàn)者的皮膚細(xì)胞進(jìn)行處理，以在數(shù)周內(nèi)對其進(jìn)行“重編程”，從而有效地使細(xì)胞回到更早期的、分化程度更低的狀態(tài)。
之后研究者們讓這些細(xì)胞以3D簇的形式生長了六天，一些細(xì)胞形成了類似于胚泡的結(jié)構(gòu)，即移植前胚胎發(fā)育的最后階段。這些實(shí)驗(yàn)室培育的結(jié)構(gòu)被稱為“ iBlastoids”。


人類胚泡（上）和實(shí)驗(yàn)室中培育自人體皮膚細(xì)胞的iBlastoids（下）的生長過程
圖源：蒙納士生物醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)研究所（Monash Biomedicine Discovery Institute）
第二組研究人員培養(yǎng)了人類多能干細(xì)胞系（包括胚胎干細(xì)胞系和通過重編程獲得的多能干細(xì)胞系），所用培養(yǎng)方法以稍有不同的兩步過程進(jìn)行，以鼓勵3D簇的形成。他們將其結(jié)構(gòu)稱為“blastoids”。
iBlastoids和blastoids都在結(jié)構(gòu)和功能上相似于真實(shí)的胚泡，目前其再在多大程度上接近受精卵形成的胚胎還不得而知。雖然模型和真實(shí)胚胎有一樣的基因模式和反應(yīng)，研究者們還是找到了顯著的異常，比如不同步的生長以及一般不會出現(xiàn)在胚胎中的細(xì)胞。
倫理問題
劃清“使用干細(xì)胞培育模型胚胎”和“研究由IVF產(chǎn)生的真實(shí)人類胚胎”之間的道德界限是很難的。
一些人可能根本看不到兩者的倫理區(qū)別。其他人可能支持建立模型，但僅限于特定類型的研究（比如探索不孕不育和基因疾病的起源），他們最多允許“嘗試用模型測試基因編輯技術(shù)以治療基因疾病，而不僅止于簡單的研究”。
當(dāng)牽涉到這些倫理問題時，我們需要解決其中三個重要問題：可能的好處是什么？其他方法可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)上的目標(biāo)嗎？合適的監(jiān)督方法是怎樣的？
雖然3D模型不是真正的人類胚胎，但關(guān)于創(chuàng)造和使用IVF胚胎的現(xiàn)行國家法律可能會提供有用的指導(dǎo)和監(jiān)督。許多國家都設(shè)立了專門的審查委員會，為研究人員提供獨(dú)立的建議，并確保了倫理方面的透明度。
最重要的是，我們需要仔細(xì)解決相關(guān)問題?？茖W(xué)是復(fù)雜的，可能會觸發(fā)25年前對于克隆科技突破那樣的擔(dān)憂。有一點(diǎn)和當(dāng)時的情況一樣清楚：這項(xiàng)新技術(shù)只能用于實(shí)驗(yàn)室研究。必須嚴(yán)格禁止使用該技術(shù)促成人或動物懷孕的任何嘗試。
國際干細(xì)胞研究協(xié)會不久將發(fā)布一系列指導(dǎo)方針，有可能會對人類胚胎模型研究提供更加明確的建議。就像過去在其他道德問題上所做的那樣，這種全球方針是必要的。忽略技術(shù)的復(fù)雜性，我們就將行走在刀鋒之上。


圖源：www.yangzhi.net
撰文：Megan Munsie，Helen Abud
翻譯：陳思航
審校：曾小歡
引進(jìn)來源：科學(xué)美國人
引進(jìn)鏈接：https://theconversation.com/researchers-have-grown-human-embryos-from-skin-cells-what-does-that-mean-and-is-it-ethical-157228
本文來自：環(huán)球科學(xué)


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