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存活近 20 天!中美科学家联手造出人-猴混种胚胎,网友:现实版猩球崛起

本文作者:付静 2021-04-16 18:51
导语:这项研究对于这个发展迅速却也引发了伦理大讨论的领域而言,是一个新的里程碑。

培育人猴混种胚胎,这个曾引发过巨大争议的科学话题有了最新进展。

一组跨国科研团队将人类干细胞注射到食蟹猴的胚胎中,发现「人猴杂交胚胎」不仅能存活,还存活了将近 20 天!

存活近 20 天!中美科学家联手造出人-猴混种胚胎,网友:现实版猩球崛起

对于这一研究,耶鲁大学干细胞生物学家 Alejandro De Los Angeles 的评价是:

这是干细胞和跨物种嵌合体领域的里程碑。

Nature 杂志则表示:

科学家首次成功培育出含有人类细胞的猴子胚胎,这对于这个发展迅速却也引发了伦理大讨论的领域而言,是一个新的里程碑。

2021 年 4 月 15 日,相关研究成果发表于知名学术期刊 Cell,题为 Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo(人类扩展多能干细胞在猴胚胎体外的嵌合作用)。

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论文作者主要包括昆明理工大学灵长类转化医学研究院季维智院士团队、谭韬、牛昱宇、代绍兴课题组与美国索尔克生物研究所教授 Juan Carlos Izpisua Belmonte 等。

异种嵌合或将产生突破

英文中有个单词是 Chimera,指希腊神话中一种会喷火的怪物,传闻它上半身像狮子,中间像山羊,下半身像毒蛇。

实际上「嵌合体」的英文正是 Chimera,其意义不难理解——通俗来讲,它可以是不同遗传性状混杂表现的个体,也可以是同一器官出现不同性状的生物体,还可以是含有不同基因型细胞的个体。

早在 1646 年的意大利,就有园艺学家发现了自然存在的柑橘类嵌合体。

200 多年后,德国养蜂学家发现蜜蜂中也自然存在着嵌合体。此后,嵌合的思路主要应用于植物培养。

不过近年来,人体移植器官严重短缺问题日益凸显,全球每年大概 200 万人亟待器官移植拯救生命,而器官主要依靠捐献获得,存在着巨大缺口。

因此,科学家们的思维得到了进一步发散,3D 打印器官、异种器官移植、异种嵌合等都成为潜在解决途径。

不过,要通过上述策略解决器官供体不足的问题,绝非易事。正如参与此次研究的昆明理工大学官方所言:

异种器官移植存在免疫排斥及伦理问题;3D 打印可能会造成器官功能不全,不能形成完美的可移植器官;异种嵌合也存在着嵌合效率低下等问题。

不过昆明理工大学仍表示:异种嵌合可能是将来会产生突破的一个方向。

而要想真正达到对器官再造的水平,则需要对胚胎、器官发育基本理论和关键技术的突破。

早在 2017 年,北京大学生命科学学院教授邓宏魁教授与美国索尔克生物研究所教授 Juan Carlos Izpisua Belmonte 团队,首次在体外建立了具有胚内和胚外发育潜能的干细胞系 EPSC,打造了人鼠嵌合胚胎。

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2018 年,斯坦福大学研究人员曾研究出首个人-绵羊嵌合体。这一嵌合体是研究人员将人类干细胞引入绵羊胚胎所得,最终绵羊所占比例超过 99%。考虑到医学伦理限制,胚胎发育至第 28 天时就被人为破坏掉了。

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2019 年,Juan Carlos Izpisua Belmonte 教授团队又联合昆明理工大学研究团队,建立了一个体外培养(IVC)系统,该系统支持食蟹猴胚泡的持续发展。

此外据昆明理工大学称:

中国科学院动物研究所和中国科学院干细胞与再生医学创新研究院周琪院士、李伟和海棠研究团队也曾得到了食蟹猴-猪嵌合体 。

嵌合胚胎存活近 20 天

可以说,近年来异种嵌合发展迅速,也为该领域研究带来了新的思考。

在此前研究的基础之上,此次研究人员主要是将 25 个带有荧光标记的 hEPSC(人类扩展的多能干细胞)注射到了受精 6 天后的猴子胚胎囊胚中,观察它们在不同时间点对所培养的猴子胚胎的作用。

存活近 20 天!中美科学家联手造出人-猴混种胚胎,网友:现实版猩球崛起

研究人员发现,hEPSC 能够整合到猴胚胎囊胚的内细胞团(雷锋网注:指早期干细胞的来源之一,是大多数真兽类哺乳动物在胚胎发生中的一个早期阶段)中,并在胚胎着床前后、着床后早期的胚胎和胚胎外细胞谱系中发挥作用。

值得一提的是,为了保证 hEPSC 在猴胚胎中的嵌合能力,研究团队特地使用了一种通过细胞重编程生成的、特征良好的 hEPSC 系 iPS1-EPSCs。

论文显示:

  • 1 天后,接受注射的 132 个囊胚都出现了荧光蛋白。

  • 10 天后,103 个胚胎仍在正常发育。

  • 第 10.5 天, iPS1-EPSCs 嵌合性优于此前同类研究。

  • 13 天后,接近 40% 的胚盘中存在 hEPSC。

  • 不过在第 19 天,仅有 3 个嵌合胚胎在正常发育。

研究团队还通过对 200 个人类细胞和 272 个猴细胞进行单细胞 RNA 测序(scRNA-seq),分析确定体外培养的猴胚胎中 hEPSC 的分化轨迹。

随后,他们选取了 200 个人类细胞与 272 个猴细胞,做进一步分析。

由此研究人员证实:

hEPSC 随着发育的进行,从表达特征上逐渐与猴胚胎细胞变得相似,反之亦然。


人类细胞能在人猴嵌合胚胎中分化成不同的细胞种类。

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昆明理工大学官方称,这一研究:

揭示了 hEPSC 可以嵌合进入食蟹猴胚胎,并可以伴随着胚胎发育进入原肠运动,表达中胚层、内胚层的 marker 基因。

异种嵌合依然饱受争议

无疑,异种嵌合研究依然是饱受争议的一个话题。

社交媒体上,不少网友都表达了对相关技术的担忧:

完全无视道德伦理!


这种事属于违法吧?

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实际上 Cell 杂志也发文称,就异种嵌合方面的研究而言,以下几个层面都需纳入考虑:

  • 动物是否会有痛苦,是否会面临风险。

  • 谁的干细胞被应用于实验,是否经过了同意。

  • 是否考虑到这种嵌合的想法会引起强烈的反应。

  • 是否会影响公众对科学界的信任。

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但不可否认,从事相关领域研究的科学家们还是希望基于此为药物测试、人体器官移植等起到推动作用。正如研究团队所言:

我们回答了异种嵌合细胞如何互作及发育程序差异如何调节等基础科学问题,为解决异种嵌合效率低下等问题提供新的思路,对器官再生研究具有指导意义。

通讯作者之一 Juan Carlos Izpisua Belmonte 教授也表示:

我们的目标不是制造任何怪物,我们也没有这么做。

那么,对于异种嵌合,你怎么看?

引用来源:

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00305-6?utm_source=EA

https://www.kmust.edu.cn/info/1098/19560.htm

https://www.zhihu.com/question/454895982

http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2021/4/362005.shtm

https://mp.weixin.qq.com/s/Xz7nzWCQNbvFK6bPcjyezQ

https://www.sciencemag.org/news/2021/04/lab-grown-embryos-mix-human-and-monkey-cells-first-time

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