在美國(guó)，超過(guò)11.4萬(wàn)名男性、女性和兒童正在等待器官移植。每天都有22個(gè)人在等待中死去。為了解決器官短缺問(wèn)題，研究人員正努力利用病人自身的細(xì)胞按需培養(yǎng)器官，以消除尋找完美匹配供體的需求。
但是，在實(shí)驗(yàn)室中培育出符合人體尺寸的替代器官仍然需要幾十年時(shí)間。因此，有些科學(xué)家正在試驗(yàn)尋找自然和生命本身的界限，即用其他哺乳動(dòng)物來(lái)培育人類細(xì)胞。今年早些時(shí)候，當(dāng)科學(xué)家宣布他們培育出含有人類細(xì)胞的綿羊胚胎時(shí)，這項(xiàng)研究向前邁出了一大步。
圖：這只羔羊正接受醫(yī)護(hù)人員的注射
加州大學(xué)戴維斯分校(University of California, Davis)副教授巴勃羅·羅斯博士(Pablo Ross)和他的同事，在綿羊胚胎發(fā)育的早期階段就將人類干細(xì)胞引入胚胎中，并發(fā)現(xiàn)胚胎中每10000個(gè)細(xì)胞中就有1個(gè)是人類干細(xì)胞。與之前的實(shí)驗(yàn)相比，這是個(gè)巨大的進(jìn)步。此前，他們使用豬胚胎進(jìn)行培育，發(fā)現(xiàn)豬體內(nèi)的人類干細(xì)胞為十萬(wàn)分之一。
由此產(chǎn)生的嵌合體(早期胚胎的別稱)只被允許發(fā)育28天。以報(bào)道生命科學(xué)重大突破為中心的在線雜志《Leapsmag》撰稿人卡倫·切斯勒(Caren Chesler)最近采訪了羅斯，并探討了他的最新研究。以下為采訪摘要：
切斯勒：你的目標(biāo)是將來(lái)在動(dòng)物身上培育出人體器官，用于器官移植。你的研究需要涉及哪些方面？
羅斯：我們正把人的干細(xì)胞移植到動(dòng)物胚胎中，大約在胚胎發(fā)育的第三到第五天移植。這個(gè)概念已經(jīng)被證明在小鼠和大鼠之間有效。你可以在老鼠體內(nèi)培養(yǎng)小鼠的胰腺，或者在小鼠體內(nèi)培養(yǎng)老鼠的胰腺。為了使這種方法適用于人類，下一步是將這些細(xì)胞移植到更大的動(dòng)物身上，使其產(chǎn)生適合人類大小的器官。
這就是我們選擇用豬和羊開始這項(xiàng)初步工作的理由，因?yàn)槌赡曦i和羊的器官大小與成年人類相似。豬和羊的生長(zhǎng)速度也非常快，所以它們可以在9到10個(gè)月的時(shí)間里從受精時(shí)的單個(gè)細(xì)胞長(zhǎng)到成年大小（約100公斤重）。這比平均等待器官移植的時(shí)間要短得多。
切斯勒：那么如何讓動(dòng)物長(zhǎng)出你想要的器官呢？
羅斯：首先，我們需要培育出沒(méi)有與人類相似器官的動(dòng)物。我們可以培育出羊或豬，它們不會(huì)長(zhǎng)出自己的胰臟，這些動(dòng)物可以充當(dāng)培育人類胰腺的宿主。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，我們需要將人類干細(xì)胞整合到胚胎中，以便培育出人類需要的器官。我們?cè)谪i身上所做的，以及最近在綿羊身上進(jìn)行的試驗(yàn)，正在測(cè)試不同類型的干細(xì)胞，并將它們植入發(fā)育3到5天的早期胚胎中。
接著，我們把胚胎移植到代孕母豬或母羊體內(nèi)，最后在胚胎發(fā)育到第28天時(shí)采集胚胎，那時(shí)大多數(shù)器官都已經(jīng)預(yù)先形成。人體細(xì)胞對(duì)每個(gè)器官都很重要。但是在這樣做的過(guò)程中，它們會(huì)與宿主生物競(jìng)爭(zhēng)。因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程發(fā)生在豬的胚胎里，豬的細(xì)胞將贏得每個(gè)器官的競(jìng)爭(zhēng)。
切斯勒：因?yàn)槟銢](méi)有注入足夠的人體細(xì)胞嗎？
羅斯：并非如此，因?yàn)檫@是豬占主導(dǎo)的環(huán)境。作為宿主，豬基本上在發(fā)揮控制作用。這在老鼠和小鼠實(shí)驗(yàn)中也能看到，宿主總是贏得最終勝利。但是我們需要處于早期發(fā)育階段的人類細(xì)胞，以便形成需要的器官，比如胰腺(在第25天左右發(fā)育)，豬細(xì)胞不會(huì)對(duì)此產(chǎn)生回應(yīng)，但如果在這個(gè)位置上有人類細(xì)胞，這些人類細(xì)胞就可以幫助形成胰腺。但如果這樣的細(xì)胞不存在，它們就不會(huì)對(duì)形成器官產(chǎn)生作用。我們瞄準(zhǔn)特定器官的方法是，排除有關(guān)該器官的競(jìng)爭(zhēng)。
切斯勒：如果你想讓它長(zhǎng)出胰腺，你就會(huì)用不會(huì)自己長(zhǎng)出胰腺的胚胎。但是你不能控制其他細(xì)胞的去向。例如，你不希望它們進(jìn)入動(dòng)物的大腦或者性腺中，對(duì)吧?
羅斯：你不會(huì)希望這些細(xì)胞賦予動(dòng)物以任何人類特征的。但即使細(xì)胞進(jìn)入大腦，也不會(huì)賦予動(dòng)物人類的特征。有些人類細(xì)胞，即使存在于動(dòng)物大腦中，也不能幫助其形成人類大腦。太多的細(xì)胞也可能是個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槲覀儾恢篱撝凳嵌嗌佟?/p>
我們現(xiàn)在研究的目標(biāo)是觀察發(fā)育28天的胚胎，并評(píng)估發(fā)生了什么：人類細(xì)胞在那里嗎？有多少？它們會(huì)進(jìn)入大腦嗎？如果會(huì)進(jìn)入動(dòng)物大腦，有多少會(huì)進(jìn)入？這是不是個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題？如果我們發(fā)現(xiàn)太多的人類細(xì)胞進(jìn)入大腦，那可能意味著我們不會(huì)繼續(xù)這種方法。此時(shí)，我們無(wú)法控制它，但我們會(huì)分析它。
切斯勒：還出現(xiàn)了什么其他倫理問(wèn)題？
羅斯：將人類特性賦予其他生物，這是最令人擔(dān)憂的問(wèn)題。我不想?yún)⑴c其中的爭(zhēng)論，所以這就是我們要評(píng)估的。通過(guò)保持我們的研究處于非常早期的發(fā)育階段，我們并沒(méi)有創(chuàng)造出人類、類人生物或任何介于兩者之間的東西。
切斯勒：是什么引起了道德上的恐慌？是進(jìn)化出人類特征的動(dòng)物嗎？
羅斯：發(fā)育出人類特征的動(dòng)物超出了人們所能接受的范圍。我也有同感。但迄今為止，我們主要在大鼠和小鼠身上觀察到的是，宿主動(dòng)物支配著發(fā)育。當(dāng)你把小鼠細(xì)胞放入老鼠體內(nèi)時(shí)，即使它們是近親，有時(shí)小鼠細(xì)胞甚至占老鼠體內(nèi)30%的細(xì)胞，但結(jié)果它仍然老鼠。它依然保持著老鼠的典型體型、形狀，器官大小也和老鼠差不多。即使胰腺完全由小鼠細(xì)胞構(gòu)成，胰腺也是老鼠大小的，因?yàn)樗诶鲜篌w內(nèi)生長(zhǎng)。
這種情況甚至發(fā)生在許多不共享的器官上，比如膽囊，小鼠有膽囊器官，老鼠卻沒(méi)有。如果你把小鼠身上的細(xì)胞植入老鼠體內(nèi)，后者也永遠(yuǎn)不會(huì)長(zhǎng)出膽囊。但如果你把老鼠細(xì)胞放進(jìn)小鼠體內(nèi)，小鼠細(xì)胞最終會(huì)形成膽囊，即使那些老鼠細(xì)胞永遠(yuǎn)不會(huì)在小鼠體內(nèi)形成膽囊。這就意味著，細(xì)胞結(jié)構(gòu)是按照胚胎的方向發(fā)育的，包括它們的形成。
基于這些觀察，如果你把人類細(xì)胞放進(jìn)綿羊胚胎中，我們就會(huì)得到攜帶人類細(xì)胞的綿羊。而胰腺器官將會(huì)是綿羊胰腺的大小和形狀，但是它將會(huì)含有人類細(xì)胞，和那些提供用來(lái)產(chǎn)生干細(xì)胞的病人的細(xì)胞完全相同。但是，如果通過(guò)這樣做，動(dòng)物獲得了與人類相關(guān)的功能或解剖學(xué)特征，我無(wú)法接受。
切斯勒：所以你認(rèn)為這些擔(dān)憂是合理的？
羅斯：絕對(duì)如此，這些問(wèn)題需要考慮。但有時(shí)提出這些擔(dān)憂，我們就會(huì)阻礙技術(shù)的發(fā)展。我們需要考慮這些問(wèn)題，但必須全面評(píng)估它們，以確定它們是否在科學(xué)上是合理的。因?yàn)楫?dāng)我們必須考慮做這件事的倫理時(shí)，我們也需要考慮不做這件事的倫理。在美國(guó)，每天都有22人因?yàn)闆](méi)有可移植的器官而死亡。這種短缺僅靠捐贈(zèng)是無(wú)法解決的，這是顯而易見的。當(dāng)人們因年老而死時(shí)，他們的器官就不再是好的了。
自從器官移植取得成功以來(lái)，需要器官的人數(shù)始終在增加。雖然可用器官的數(shù)量也有所增加，但增長(zhǎng)速度要緩慢得多。我們需要找到替代選擇，我認(rèn)為在動(dòng)物體內(nèi)培育器官就是其中一種可用方案。
切斯勒：現(xiàn)在，美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院（NIH）的資金暫停發(fā)放？
羅斯：是的。這只是一家機(jī)構(gòu)，但它碰巧是最大的生物醫(yī)學(xué)資金來(lái)源。我們有來(lái)自加州再生醫(yī)學(xué)研究所提供的公共資金支持，我的同事也有國(guó)防部資金扶持?？梢哉f(shuō)，如果沒(méi)有國(guó)家衛(wèi)生研究院的資助，這項(xiàng)研究就不會(huì)在這里發(fā)生。它可能發(fā)生在其他地方，比如中國(guó)。
切斯勒：美國(guó)有多少研究是由國(guó)家衛(wèi)生研究院資助的？
羅斯：可能超過(guò)75%。
切斯勒：那么，解除這一禁令將對(duì)那些需要新器官的人產(chǎn)生什么樣的影響？
羅斯：我想會(huì)有很大的影響。禁令不僅阻止人們尋求資金來(lái)推進(jìn)這一領(lǐng)域的研究，它還影響了其他的資金來(lái)源。他們會(huì)認(rèn)為，如果國(guó)家衛(wèi)生研究院都不支持，我們?yōu)槭裁匆Y助呢？它阻礙了技術(shù)進(jìn)步。
切斯勒：那么，有了這項(xiàng)禁令，我們還要多久才能真正在動(dòng)物體內(nèi)培育出人類器官呢？
羅斯：不管有沒(méi)有禁令，我都無(wú)法給出準(zhǔn)確的估計(jì)。到目前為止，我們所知道的是人類細(xì)胞對(duì)動(dòng)物胚胎的貢獻(xiàn)不大。我們不知道為什么。對(duì)于我們可以測(cè)試的東西，我們有很多好的想法，但我們現(xiàn)在無(wú)法前進(jìn)，因?yàn)槲覀儧](méi)有資金?；蛘呶覀冋〉眠M(jìn)展，但非常緩慢。在開發(fā)這些技術(shù)方面，我們剛剛觸及皮毛。
我們?nèi)匀恍枰诶斫獠煌锓N如何相互作用，以及人類細(xì)胞如何參與其他物種發(fā)育方面取得重大飛躍。我無(wú)法預(yù)測(cè)我們什么時(shí)候會(huì)到達(dá)那個(gè)點(diǎn)，但可以肯定地說(shuō)，沒(méi)有國(guó)家衛(wèi)生研究院的資助，這種未來(lái)是不會(huì)實(shí)現(xiàn)的。它可能在其他地方發(fā)生，比如中國(guó)。我認(rèn)為很重要的一點(diǎn)是，這是個(gè)非常早期的胚胎發(fā)育階段，它不應(yīng)該被展示給那些需要器官的人，因?yàn)榻o絕望的人以虛假的希望更為殘酷。
切斯勒：所以5到10年的預(yù)測(cè)是不現(xiàn)實(shí)的。
羅斯：我想需要更長(zhǎng)的時(shí)間。如果我們現(xiàn)在有一種可以阻止心臟病發(fā)作的藥物，它可能需要5到10年才能上市。而在器官移植領(lǐng)域，你會(huì)看到一個(gè)更復(fù)雜的系統(tǒng)，也許在20-25年才能實(shí)現(xiàn)。
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