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人猪嵌合体胚胎培育成功将问世 系干细胞研究领域的里程碑

2017-02-04 08:33    来源:重庆晚报    编辑:郭淼

资料片

一个国际科研小组日前在美国《细胞》杂志上宣布,他们把人类干细胞注入猪胚胎中,首次成功培育出人猪嵌合体胚胎,并在猪体内发育了3到4周时间。

人猪嵌合体研究面临巨大的伦理争议,但科学家认为,这项工作最终有助在动物体内培育出可供移植的人类器官,从而解决移植器官来源严重不足的难题。

“我们认为这项工作意义重大,是干细胞研究领域的一个里程碑,”论文第一作者、美国索尔克生物研究所研究员吴军说,“这是第一次证明我们能培育人猪嵌合体胚胎。”

吴军说,伦理担忧是一个重要问题,他们尽最大努力去恰当地解决这个问题,所以研究人员在人猪嵌合体胚胎发育21天至28天时,中止了猪的怀孕,这相当于人类怀孕8周到10周,此时组织器官处于形成的极早期。

研究人员认为,人猪嵌合体胚胎将能帮助模拟认识许多人类遗传疾病的早期起病过程,并实施药物测试,最终将带来可供移植的人类器官。由于诱导多能干细胞直接取自需要器官移植的患者,所长出的器官移植后产生的免疫排斥风险将大幅降低。

负责这项研究的索尔克生物研究所教授伊斯皮苏亚强调,这项工作是重要第一步,但距培育可供移植器官的最终目标还有相当遥远的距离。“现在我们想知道的是‘是与否’的问题,即人类细胞能否对人猪嵌合体作出贡献。既然我们得到了‘是’的答案,下一个挑战就是提高效率,引导人类细胞在猪体内形成特定器官。”据新华社

“我们不会造出聪明的二师兄”

“我想这是不可能的。”当被记者问到猪体内能否长出人类大脑、变成聪明的“二师兄”时,人猪嵌合体胚胎研究第一作者、美国索尔克生物研究所研究员吴军斩钉截铁地说,“人与猪的一个最大不同是大脑,人脑发育时间比猪脑要长得多,因此人类细胞对猪脑(发育)的贡献的水平与程度可能有限制。所以在我看来,您提到的可能性是非常不可能出现的。”

那么,吴军等人为什么要培育人猪嵌合体?有没有尝试过猪以外的其他动物?研究面临什么技术困难?怎样解决伦理争议?下一步计划又是什么呢?吴军就这些问题接受了采访。

人牛嵌合体

将是未来研究对象

吴军解释,研究人猪嵌合体胚胎的主要原因是,他们认为动物活体系统在生产可供移植的功能性器官方面具有优越性,“众所周知,全世界都面临器官捐献不足的问题,现在没有技术能在细胞培养皿中生产人类器官,我们的研究在解决器官短缺问题方面拥有巨大潜力”。

除了猪的囊胚外,吴军说,他们还把人类诱导多能干细胞植入牛的囊胚,并培育了两天,但没有尝试把人牛猪嵌合体胚胎植入牛的体内,这主要是因为成本较高,而且每次只能植入几个胚胎,相比之下在猪体内一次能植入30到50个胚胎。所以人牛嵌合体是将来的研究对象,但他们的确观察到人类诱导多能干细胞在牛囊胚比在猪囊胚内移植情况更好。

吴军表示,这项工作面临很多技术和科学上的困难。技术上,猪早期胚胎的培养条件还不是很成熟,之前也不清楚人类诱导多能干细胞能否在猪、牛和羊等大型动物身上形成嵌合。科学上,人与猪在9500万年前“分家”,所以在早期发育方面有许多不同。猪的怀孕期为112天至114天,而人类是十月怀胎。

忧伦理问题

提前中止猪怀孕

吴军等人使用了3种不同状态的诱导多能干细胞,分别是最初的原始态、已发育但仍有分化潜能的始发态以及处于两者之间的中间态,以了解哪种状态的干细胞最适合形成嵌合体。他们发现,中间态好于原始态,而始发态则无法形成嵌合体,但即便中间态干细胞形成的嵌合体,人类细胞所占比例也很低,“每10万个猪细胞中可能只有不到1个人类细胞”。

吴军承认,伦理担忧是一个重要问题,所以他们在人猪嵌合体胚胎发育21至28天时中止了猪的怀孕,这相当于人类怀孕8到10周,此时组织器官处于形成的极早期。他们据此收集的信息能帮助分析人类细胞与猪细胞的互相影响过程,以及人类细胞能对哪些组织器官做出贡献。

研究猪体内

培育早期人类器官

“我们尚未观测到人类细胞对猪的中枢神经细胞做出任何贡献,但这种可能性并不能排除,”吴军说,“我认为重要的是遵循伦理规定,采取一步步的策略推进研究,以了解早期阶段的发育过程,开发出控制人类细胞的方法。”

吴军指出,这项研究证明,人类诱导多能干细胞能够用于猪牛等大型动物的嵌合体胚胎,“据我们所知这是史无前例的,是实现跨物种囊胚互补潜力的重要第一步,从而帮助研究人类发育、改善研究模型以及生产供移植的人类组织”。下一步,他们将研究能否在猪体内培育出早期人类器官。据新华社

多知道点

嵌合体

即希腊神话里的吐火兽奇美拉。传说中,这种怪物长着羊头、狮身,尾巴像毒蛇,口中喷吐着火苗。

在嵌合体研究方面,日本科学家率先于2010年将大鼠干细胞注入到敲除了胰腺基因的小鼠中,在小鼠中成功种出大鼠胰腺组织。

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