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人猪嵌合体胚胎培育成功,在猪体内发育了3到4周

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人猪嵌合体胚胎培育成功,在猪体内发育了3到4周

发布日期:2017-02-05 作者: 点击:

 一个国际科研小组26日在美国《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对新华社记者说,“这是第一次证明我们能培育人猪嵌合体胚胎。”
  培育嵌合体胚胎分为两个阶段。首先,利用有“基因剪刀”之称的CRISPR技术,删除猪胚胎内形成器官的关键基因,创造遗传“空位”;其次,把人类诱导多能干细胞注入猪胚胎内。诱导多能干细胞从人类体细胞中直接获得,具有与胚胎干细胞一样分化为各类细胞的能力。
  囊胚是动物胚胎发育的一个早期阶段,是一个中空的细胞球。吴军介绍说,他们使用3种不同状态的诱导多能干细胞分别植入1500多个猪囊胚。在植入猪体内后,这些囊胚经过21天到28天发育,有186个依然存活,其中不同状态的诱导多能干细胞在猪胚胎中形成“不等程度的嵌合”,但其总体比例较低,“我猜测每10万个猪细胞中可能只有不到1个人类细胞”。
  人类细胞比例低是一个好消息,因为人们对人猪嵌合体的一大担忧是它可能会太像人,包括人类细胞对猪的大脑发育产生影响。在新研究中,人类细胞发育成了肌肉细胞和其他组织器官的前体细胞,而不是脑细胞的前体细胞。
  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。”
  英国《卫报》网站1月26日发表了题为《里程碑式研究造出首个人猪“嵌合体”》的报道称,
  科学家们在一项里程碑式的研究中造出了一个人猪“嵌合体”。这提高了人们能够在动物体内培育人类器官用于移植的可能性。
  这是人类第一次创造出结合两个大型远亲物种的胚胎。这种嵌合体的创造被称赞为向着从零开始培育人类心脏、肝脏和肾脏迈出的重要的第一步。
  位于加利福尼亚州拉霍亚的索尔克生物研究所的这项半人半猪胚胎研究的负责人胡安·卡洛斯·伊斯皮苏亚·贝尔蒙特说:“最终目标是培育可移植的功能性组织或器官,但我们离它还很遥远。这是重要的第一步。”
  这些研究再次引发了伦理方面的担忧,这些担忧有可能为该领域的临床前景蒙上阴影。
  发表在美国《细胞》双周刊上的这篇论文概述了研究人员如何将人类干细胞注入早期猪胚胎,将2000多个混合体植入母猪体内。有超过150个胚胎发育成了嵌合体,它们主要是猪,人类的成分非常微小,在约一万个细胞中只有一个人类细胞。 研究人员让这些猪-人胚胎发育了28天,随后将其移除。 伊斯皮苏亚·贝尔蒙特说:“这段时间足够让我们尝试了解人类细胞和猪细胞早期如何混合在一起,同时又不会引发人们对于成熟嵌合体动物的担忧。”
  该团队相信,这种方法未来能够为培育与患者基因匹配的人类器官铺平道路,这些器官可用于移植或更安全有效地测试新药。
  心脏病学家、明尼苏达大学教授丹尼尔·加里说:“这是一项重大进展,它带来了机遇,也带来了伦理问题。”
  加里说,在嵌合体研究方面的快速进展已经引起了一系列令人不安的问题,包括后代会看起来更像人还是更像猪,如果嵌合体有人的思想会发生什么,以及人类细胞是否有可能吞噬猪胚胎,带来一种主要是人、小部分是猪的后代。
  他还说,伊斯皮苏亚·贝尔蒙特的团队采取了一种“负责任的方法”。
  该研究中的一项挑战是,猪的孕期约为112天,而人类是9个月,这意味着胚胎细胞以完全不同的速度发育。伊斯皮苏亚·贝尔蒙特的团队发现,人类干细胞需要准确地在自身发育的合适阶段被注入,这样它们才能成活并成为正在生长的动物的组成部分,但即使这样,效率也很低。
  美国《华盛顿邮报》网站1月26日发表了题为《科学家造出半人半猪胚胎,提高了跨物种器官移植的可能性》的报道称,
  在25日发表的研究中,一个国际研究团队表明,供移植器官可以在半小鼠半大鼠的嵌合体胚胎中发育。研究人员在刊登于英国《自然》周刊的这篇文章中称,他们能在大鼠胚胎内培育小鼠胰腺,然后将分泌胰岛素的组织从该器官移植到患有糖尿病的小鼠体内,从而在不触发免疫反应的情况下减轻它们的病情。
  这项技术已引发了一场有关将人类物质植入动物体内是否合乎伦理的激烈争论:自2015年后,美国国家卫生研究院已暂停为多数人类与动物的嵌合体研究提供资金。有人认为,由于干细胞可以成为任何种类的组织,包括神经系统的组成部分,嵌合体会引起人们对于一种拥有人类大脑或生殖器官的动物的担忧。还有人认为,人类和动物的遗传物质之间存在一条不该逾越的象征性或神圣的界线。
  但加拿大蒙特利尔大学公共卫生学院的生物伦理学家瓦迪特·拉维茨基说,通过表明该领域的潜在益处,本周发表的两项研究可能有助于为进一步开展人类与动物的嵌合体研究提供理由。

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