导语:6月14日,英国剑桥大学和美国加州理工学院的教授Magdalena Żernicka-Goetz在美国波士顿召开的国际干细胞研究学会年会上,介绍了完全利用干细胞制造人类胚胎的突破性研究:在没有使用卵子或精子的情况下,仅通过重编程胚胎干细胞制造了合成人类胚胎。
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图1 在2022年的早期实验中,用于培养合成小鼠胚胎的滚筒培养箱(图源:[1])
该胚胎是在剑桥大学和加州理工学院的一个联合项目中研发的,这些胚胎模型都从单个胚胎干细胞生长而来,并达到了原肠胚阶段。在这个阶段,胚胎尚未分化出大脑或跳动的心脏雏形,但确实形成了胎盘、卵黄囊等卵子和精子的前体细胞。
这些模型胚胎类似于人类发育最早阶段的胚胎,可深入了解其早期发育过程并改善体外受精成功率,为遗传疾病和复发性流产的生物学原因提供一个关键窗口。然而,实验室合成胚胎不受世界上大多数国家的法律保护,这意味着在实验室使用人类胚胎时存在严重的伦理和法律的问题。
14天规则 VS 胚胎发育“黑匣子”
基因型和环境的相互作用是导致人类早期发育障碍的基础。一系列儿童和成人疾病起源于胚胎时期,包括结构性出生缺陷、神经发育障碍(包括精神分裂症)、儿童癌症、先天性免疫缺陷、不育和性别发育差异,以及许多儿科疾病。但由于我们对人类正常发育的了解有限,因此无法确定发育障碍的病因,以及母体基因型、父亲年龄和其他外部风险因素(如饮食、酒精、毒素、内分泌干扰物和病原体)产生的影响。
目前现代发育生物学的研究大多集中在模式生物上,由于实际挑战,人类的胚胎发育仍然是一个知之甚少的“黑匣子”。要获得“黑匣子”的秘密,我们需要分析胚胎发育的连续时间点,随着时间推移将定义的细胞状态映射回三维空间并进行功能表征。
但是,科学界在使用人类胚胎进行体外研究需要遵循“14天规则”伦理原则:科学研究过程中开展的人类胚胎体外研究工作,在体外培养人类胚胎的时间不得超过14天(自受精之日起计算),14天后相关研究工作必须停止,且必须销毁正在研究的人类胚胎。之所以限定14天,是因为过了这个时间节点后,胚胎就进入了原肠胚阶段,达到子宫内植入正常完成的时间,可以被看成一个独立的个体。
2021年5月,国际干细胞研究学会(ISSCR)发布更新版《干细胞研究和临床转化指南》,其中涉及人类胚胎研究“14天规则”的调整问题。该指南指出,将人类胚胎体外培养至原条形成或超过14天已存在技术可能,考虑到该研究潜在科学价值,因而呼吁各方就相关问题展开对话,并给出调整“14天规则”的程序性建议。在ISSCR看来,人类胚胎体外培养的“14天规则”已经到了需要再讨论和调整的时机。该建议很快引发国际社会学界、媒体界的广泛关注。然而,“14天规则”相关科学和伦理问题是否得到有效辩护仍值得极大怀疑。
图2ISSCR发布的更新版《干细胞研究和临床转化指南》
支持者认为
“14天规则”本身就是一系列计算的结果,并非道德问题的实质性解决,也从来不是坚定的道德界限,而仅是务实的时间限制。随着科技发展,胚胎研究潜在科学与社会价值足以构成延长“14天规则”的充分道德证据。胚胎发育的14-28天被视为人类发育的“黑盒子”,在这窗口期会出现诸多先天性异常,比如自然流产、出生缺陷等问题。然而,当前的“14天规则”使得相关研究难以开展。因而一旦将胚胎研究的时间限制延长到28天,科学家将能更好了解早期胚胎发育过程,有助于降低流产率,提高体外受精的安全性和成功率,提升待测基因编辑等新技术的安全性。此外,延长“14天规则”同样有助于对基于干细胞的胚胎模型以及类器官等研究。
反对者认为
反对者认为:“14天规则”延长的科学与社会价值并不是“应该”延长的充要条件,因为这种基于成本分析的功利主义计算,只能表明胚胎研究的潜在价值可能超过胚胎研究的成本,并不能证明胚胎本身价值,而实际上这种价值仅仅是对社会、对现在以及未来人类的助益,而对胚胎本身并没有好处。依据“胚胎潜能说”,胚胎具有发育成人的潜能,那么14天可被视为一种道德界限,胚胎在14天之后获得道德地位。从这个角度来讲,延长“14天规则”的任何尝试将是对该道德观点的挑战,除非人们能在胚胎道德地位这一问题上达成新共识。一旦迈出延长时间界限的第一步,就极有可能无法停止,即使该研究本身是道德上允许的,也将不可避免地导致界限进一步放宽,直到超过不可接受的终点,产生道德滑坡。
如何看待胚胎干细胞制造人类胚胎?
Robin Lovell-Badge
弗朗西斯·克里克研究所干细胞生物学和发育遗传学负责人
“如果真的使用干细胞模拟正常的人类胚胎发育,我们可以获得大量关于人类如何开始发育、可能出错环节的信息,而不必使用早期人类胚胎进行研究,将为遗传疾病的影响和复发性流产的生物学原因提供一个关键窗口,提高体外受精技术的成功率。”
James Briscoe
弗朗西斯克里克研究所高级小组负责人
“此项研究并没有在科学期刊上发表论文,甚至没有在预印本上发表,所以不可能详细地评论这项研究的科学意义。虽然现在还处于早期阶段,但基于干细胞人类胚胎合成模型有着很大的潜力,它们可以为人类发展的关键阶段提供根本性的见解。这与体外受精产生的人类胚胎不同,体外受精有一个既定的法律框架,但目前还没有明确的法规来管理干细胞人类胚胎模型。因此,业内迫切需要制定法规,为人类胚胎干细胞模型的创造和使用提供框架。因为可能存在严重的伦理和法律问题,研究人员需要注意透明度,避免对公众和政策制定者产生寒蝉效应,从而重挫领域发展。”
Ildem Akerman
伯明翰大学功能基因组学副教授
“这项最新的研究有着重大意义,这可以让我们更深入地了解组织和器官是如何形成的,这可能会推动再生医学和发育障碍治疗的进步。但这些胚胎并不是真正意义上的合成胚胎,因为这些胚胎不是从零开始创造的。相反,它们是从胚胎中产生的活干细胞中提取的。从本质上讲,科学家所做的就是培养单个干细胞,并促使其成长为有组织的细胞群。理论上,这些细胞群具有发育成可植入胚胎的潜力。因此,这一研究表明,人类胚胎干细胞有可能成为胚胎。”