出品丨虎嗅醫(yī)療組
作者丨蘇北佛樓蜜
題圖丨電影《2001太空漫游》
5月之前，在數(shù)次輪回的第13天，科學(xué)家阿里·布里凡（Ali Brivanlou）面臨著一項(xiàng)痛苦的任務(wù)，13天前剛剛解凍了幾十個人類胚胎，將它們放入單獨(dú)的培養(yǎng)皿中觀察發(fā)育最初階段的成長情況，這是全世界少數(shù)研究人員才能擁有的經(jīng)歷，如今，他知道這一切必須結(jié)束。
這些胚胎很快就會觸碰“14天規(guī)則”，這是一個國際共識，即人類胚胎應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)和成長到受精后14天，第14天大約是原始條紋出現(xiàn)的時間，出現(xiàn)原始條紋標(biāo)志著胚胎開始分化成各種各樣組織。
“這是我一生中不得不做出的最艱難的決定之一，但現(xiàn)在是停止這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的時候了?！痹诘?3天，研究小組將胚胎從培養(yǎng)皿底部剝離并冷凍起來，來遏制下一步發(fā)育。“我們不知道在那之后會發(fā)生什么?！?/p>
《自然》最新發(fā)布的文章記錄著他尋找答案的經(jīng)過。
14天，生命的分界
今年5月，國際干細(xì)胞研究協(xié)會（ISSCR）發(fā)布了新的指導(dǎo)方針，放寬了14天的規(guī)定，消除了硬性障礙。雖然世界上只有少數(shù)實(shí)驗(yàn)室完善了培養(yǎng)人類胚胎至14天所需的技術(shù)，但科學(xué)正在迅速發(fā)展。放寬后，合法國家的實(shí)驗(yàn)室向監(jiān)管機(jī)構(gòu)申請?jiān)S可，繼續(xù)進(jìn)行超過14天的研究。
這種研究可以揭示在人類發(fā)育過程中，在胚胎通常植入子宮后（受精后一周左右）會發(fā)生什么。此時胚胎開始經(jīng)歷 “胚胎發(fā)育 ”的階段（大約在第14天至22天之間），身體的主要結(jié)構(gòu)逐漸產(chǎn)生，也給器官生成奠定了基礎(chǔ)。
基于此，科學(xué)家可以更好地理解流產(chǎn)和許多先天性出生缺陷產(chǎn)生的原因，其中還藏著細(xì)胞如何分化為組織和器官的線索，這可能會促進(jìn)再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展。昆明科技大學(xué)的胚胎學(xué)家李天慶說，“中國的部分研究人員也正在討論是否要改變國家政策，目前也規(guī)定14天的截止日期?！?/p>
反對的聲音同樣存在，發(fā)育生物學(xué)家納奧米·莫里斯（Naomi Moris）說：“我對將人類胚胎作為一個研究系統(tǒng)持謹(jǐn)慎態(tài)度?！?/p>
作為規(guī)避邊界的一種方式，研究人員在過去五年中開發(fā)了一系列的人類胚胎模型，其中大多數(shù)是由干細(xì)胞的混合物形成的。這些模型模擬了早期發(fā)育的多個階段，可以不使用接受體外受精(IVF)的人類胚胎。到目前為止，14天規(guī)則并不適用于這些胚胎模型。但是，隨著它們變得更加復(fù)雜，有可能形成可識別的結(jié)構(gòu)，甚至是器官，它們也進(jìn)入了倫理灰色地帶。
受精十天后實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類胚胎，顯示將成為胎兒的細(xì)胞呈紫色。圖片來源：劍橋大學(xué)
14天規(guī)則最早于1979年提出，當(dāng)時試管嬰兒技術(shù)出現(xiàn)，人類胚胎首次在體外存在，到2006年，14天規(guī)則已在研究界牢固確立。
該準(zhǔn)則已被世界各地的研究人員接受，在一些國家，例如德國和奧地利，對人類胚胎進(jìn)行任何研究都是非法的。還有許多國家通過法律規(guī)定了14天的限制，如英國、中國、日本、澳大利亞和加拿大。在少數(shù)地方，包括美國和以色列，有指導(dǎo)方針，但沒有法律禁止或限制人類胚胎研究，但研究不能得到聯(lián)邦政府的資助。
ISSCR指南的上一次更新是在2016年，兩個研究小組發(fā)表突破性成果之前。
英國劍橋大學(xué)在2013年開始了對人類胚胎超過7天的培養(yǎng)的探索。該小組想了解在囊胚或“細(xì)胞球 ”階段之后會發(fā)生什么，他們掌握了正確的激素和生長因子配方，在2016年將人類胚胎培養(yǎng)到第12-13天。
科學(xué)家想要回答一個問題，基因如何在胚胎的細(xì)胞中表達(dá)？在迄今為止最大的人類胚胎研究之一中，科學(xué)家分析了16個在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)育的胚胎的4820個單細(xì)胞，單細(xì)胞RNA測序顯示，當(dāng)胚胎細(xì)胞從全能性（仍可成為體內(nèi)任何細(xì)胞）過渡到多能性（一種更加分化的狀態(tài)）時，哪些基因會關(guān)閉，哪些基因會開啟？這項(xiàng)研究首次揭示了支撐人類發(fā)育的部分機(jī)制。
處理動物胚胎的研究人員已經(jīng)將它們培養(yǎng)到了相當(dāng)于14天的發(fā)育期，這可能為人類胚胎培養(yǎng)的類似進(jìn)展鋪平道路。3月，相關(guān)人員將小鼠胚胎在實(shí)驗(yàn)室中的培養(yǎng)時間延長了一倍，從第5.5天到第11天（大致相當(dāng)于人類的第13到30天）。
如今，小鼠胚胎的境遇將被平移到人類身上，布里凡想解開將干細(xì)胞變成第一個腦細(xì)胞的遺傳程序，還想揭示四腔心臟跳動的分子指令。這兩個事件都發(fā)生在第14天之后，解開它們的秘密或許可以理解神經(jīng)發(fā)育障礙和常見先天性心臟缺陷的關(guān)鍵。
他的小組正在向他大學(xué)的監(jiān)管委員會申請，將他們對人類胚胎的研究延長到第21天。在這額外的一周里，整個身體分化持續(xù)進(jìn)行，脊髓、大腦、骨骼、心臟、血液、肌肉和面部的結(jié)構(gòu)將分化出現(xiàn)。
妊娠過程中流產(chǎn)的、發(fā)育約兩個月的人類胚胎。圖片來源：中國生物技術(shù)信息網(wǎng)
生命“模型”
目前已經(jīng)有一些方法來觀察哺乳動物的胚胎發(fā)育過程，不是通過使用真實(shí)的胚胎，而是通過用干細(xì)胞的三維混合物構(gòu)建模型。
在過去的五年里，研究人員在實(shí)驗(yàn)室里精心制作了各種胚胎模型，可以用來窺視第14天以后的階段。在大多數(shù)情況下，這些胚胎模型不受14天規(guī)則或任何特別審查的約束，2017年，密歇根大學(xué)的團(tuán)隊(duì)通過培養(yǎng)3D胚胎干細(xì)胞就做出了第一個人類胚胎模型。
隨著真實(shí)胚胎和模型胚胎工作的推進(jìn)，科學(xué)家們熱衷于了解兩者的真正相似性，找出模型在其分子細(xì)節(jié)方面的差異，以及其細(xì)胞的行為方式，一旦研究成熟，研究人員可以減少使用人類胚胎的數(shù)量，只在有充分理由的情況下才會使用它們。
但批評者說，國際社會科學(xué)研究中心放寬了14天的規(guī)定，卻沒有給研究人員一個新的停止點(diǎn)，這是不負(fù)責(zé)任的做法。
至于哪些實(shí)驗(yàn)和模型應(yīng)該被賦予與14天后胚胎研究相同的地位，如今也已變得越來越模糊了。一些研究人員對取消14天的界限持保守態(tài)度。生物倫理學(xué)家約瑟芬·約翰斯頓的反對則更加激進(jìn)，“我認(rèn)為放棄14天的規(guī)則而不提出另一個規(guī)則是一個錯誤，有可能真正動搖公眾的信任”。需要更好地解釋研究超過14天的胚胎如何“真正幫助人類”。
回到國內(nèi)，中國科技部和原衛(wèi)生部已于2004年聯(lián)合頒布《人胚胎干細(xì)胞研究倫理指導(dǎo)原則》，原則中對人類胚胎體外研究做了14天的時間限制，并將該原則寫入倫理指南。
隨著這方面的研究結(jié)果不斷涌現(xiàn)，技術(shù)進(jìn)步讓科學(xué)家既欣喜又不安?？茖W(xué)家認(rèn)為兩種情緒都值得重視?！绑@奇和敬畏讓我們無時不謹(jǐn)記這是人類最初的樣子，讓我們無刻不警醒這不僅僅是普通細(xì)胞。”
聯(lián)系客服
