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      MIT:人獸嵌合體登上美國農場,器官定制與外界零距離接觸

      時間:2016-01-12 09:23:56 文章作者: 點擊:

      美國NIH明確資助禁令,但研究人員對人獸嵌合體的研究仍不止
      盡管面臨美國頂級健康機構資助禁令的壓力,美國研究人員仍試圖在豬、羊體內培育人類組織,以創造心臟、肝或其他組織用于器官移植。在農場動物體內培育器官在倫理上是有爭議的,因為它涉及到將人體細胞添加至動物的胚胎中,這種做法使物種之間的界限變得模糊。人類與動物的混合物來源于在動物早期胚胎中注入人類干細胞,并在雌性動物中孕育。

      去年九月份,美國早期政策得到了一些逆轉,美國國立衛生研究院宣布將不再支持涉及"人獸嵌合體"的研究,直到它有更加密切的科學和社會意義。該機構在一份聲明中表達他們擔心如果動物擁有人類的腦細胞將可能改變它們的"認知狀態"。在獲知科學家們從加利福尼亞干細胞庫等機構獲得資助資金后,NIH采取了行動。

      因為嵌合體可以為有需要的患者提供一些新的器官來源,并有可能帶來一些新的發現,研究人員表示他們將不顧NIH的立場勇往直前。去年11月份,明尼蘇達大學嵌合體項目的引領者心臟病專家Daniel Garry與其他10為專家聯合發表了一封公開信,批評NIH為他們的工作"蒙上一層陰影",對他們所取得的進步造成威脅。

      令人擔憂的是,動物可能會變得過于人性,它們帶有人類的生殖細胞,長著人類的頭發,甚至擁有人類的高智商。在NIH的11月份會議上,倫理學家David Resnik說,"我們不是生活在人魔島上,但科學的快速發展讓這種趨勢變得越來越嚴峻,倘若實驗室中的老鼠大喊‘我想出去’,那么對人類來說這將很麻煩。"

      基于三個研究團隊的采訪結果(兩組來自加州,一組來自明尼蘇達州),MIT估計盡管到目前為止,沒有任何出版任何論文來描述這些研究成果,美國在過去的12個月中大約有20例人豬或人羊嵌合體。

      在實驗室中,培育擁有人類器官的豬/羊

      人獸嵌合體試驗依靠尖端的融合技術,包括近期在干細胞生物學和基因編輯獲得的重大突破。通過修改基因,如今科學家們可以很容易地改變豬或羊的胚胎基因,從而可在遺傳學上形成特定的組織。通過添加人類干細胞,科學們希望能在動物體內培育出可用于器官移植的人類組織。

      讓沒有心臟的豬正常發育

      去年11月份,在NIH的要求下,研究人員們在Maryland大學公開了他們的研究成果。其中來自美國Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授展示了未發表的十幾個包含人類細胞的豬胚胎,另外來自明尼蘇達大學的研究人員展示了胎齡為62天的豬胎,這些豬胎中包含了人類細胞,似乎可逆轉先天性視力缺陷。

      明尼蘇達大學Daniel Garry說,"我們可以讓動物沒有心臟,我們曾設計缺乏骨骼肌和血管的豬",雖然這些豬不能養活,但如果添加正常豬胚胎的細胞,這些沒有心臟的豬將可正常發育。Garry說通過這種方式他們已經融合了兩頭豬,且最近獲得了美國軍隊140萬美元的資助資金(美國軍隊會資助一些生物醫學的研究,試圖在豬身上培育人類心臟)。

      科學家利用自己的血液來進行人獸嵌合體的研究

      斯坦福大學干細胞生物學家Hiromitsu Nakauchi于今年開始進行人羊嵌合體的研究。他說,"到目前為止,人類細胞對動物體的貢獻似乎相對較小,如果0.5%的人類細胞對動物身體有作用,那么將可使豬會思考或羊會站起來,但如果這種作用程度達40%,那么我們必須對它做點什么了。"

      其他類型的人獸嵌合體已經廣泛應用于科學研究中,包括被賦予人類免疫系統的"人源化"老鼠,這種動物是在老鼠出生后添加少量人類胚胎中(流產后收集)的肝臟和胸腺而形成。

      這些新型研究將進一步進行,它涉及到將人類細胞添加到動物最早期的胚胎中,最早期的胚胎還屬于實驗室中的球體細胞,這個過程被稱為"胚胎互補",且非常重要,因為人類細胞可以繁殖、分化,并可能促成動物體內的任何器官。

      2010年,在日本工作期間,Nakauchi利用胚胎互補的方法來培育具有大鼠胰腺的小鼠,"如果在嚙齒動物中可行,那么我們應該可以培育一只擁有人類心臟的豬。" Nakauchi是一位科學家明星,日本監管機構也逐漸批準他關于嵌合體——人豬的想法,2013年Nakauchi決定將研究轉移至美國(美國對于嵌合體無聯邦法律制約)。在加利福尼亞再生醫學研究所600萬美元的資助下,斯坦福大學招聘了Nakauchi。

      然而,NIH的資助禁令對Nakauchi并沒有影響,反而使研究人員在壓力下更想解釋他們的工作目的。上個月在Nakauchi 實驗室,他展示了他的嵌合體研究成果,他打開了包含嵌合體孵化器的房間,由于人類肉眼無法看到早期胚胎,因此所有的房間配有專門的顯微鏡以注射人類細胞。

      添加的人類細胞被稱為誘導多能干細胞(iPS),由皮膚或血液化學重編程為多功能干細胞。Nakauchi說為了方便起見,他們放置動物胚胎內的大部分的誘導多能干細胞都來自他自己的血,因為招募志愿者需要太多的文書工作。"如果要注射到動物體內,需要一個特殊的應允,因此我嘗試使用自己的誘導多能干細胞",Nakauchi不好意思地說。

      嵌合體一詞來自希臘神話,由獅子、山羊和蛇組成。Nakauchi說最初人們將他創造的嵌合體視為怪物,但他相信如果能解釋他的提議,人們的態度或許會改變。原因之一是,如果他的誘導多功能干細胞在動物體內發育,那么產生的組織將切切實實是他自己的,將完全與自己身上的器官匹配。急需器官移植的患者或有一天為嵌合體下單,并能在一年之內定制到自己的器官。他說,"從這方面來講,我真的沒有看到太大的社會風險"。

      從實驗室到農場,人獸嵌合體與外界零接觸


      在此之前,科學家必須證明人類細胞能在動物體內有效繁殖并發育。這可能具有一定的挑戰,與老鼠和小鼠不同(基因型相當密切),9000萬年前人和豬擁有共同的祖先。"為了尋找答案,我們于2014年開始將人獸嵌合體在Davis農場動物中孕育",加利福尼亞大學發育生物學家 Pablo Ross說。Ross表示他已與Salk研究所合作將6套人豬嵌合體移植到母豬體內, 并與Nakauchi合作使另外8或10個只孕育人羊嵌合體;且另外的36例豬移植在美國以外的地方進行。

      Ross說,"盡管這些早期的努力并沒有產生實際器官,但我們慢慢摸索出了生產人獸嵌合體的理想條件。"Davis農場在幾個不同的倫理委員會評估后開始了研究,即使如此,Ross表示他們會謹慎行事并將動物的生長時間限制在28天,使豬胚胎只長到半英尺長,但足以檢測人類細胞是否會發展為基本的器官。

      Ross說,"我們不希望這些胚胎長到不必要的階段,以避免帶來更大的爭議。我認為人類細胞的貢獻將是最小的,也許是3%或5%;但如果對大腦的貢獻作用達100%,那會出現怎樣的后果?如果胚胎朝人的方向發展,又會出現什么結果?這些都是我們不想看到的,目前也還沒有人做這樣的試驗,因此也不能排除這個可能。"

      但動物獲得人類意識的機會可能是很小的,因為的大腦構造與人類大有不同,且比人類的小得多。盡管如此,作為預防措施,嵌合體動物農場的研究人員還未允許任何人獸嵌合體出生,而是收集胎兒為人類細胞對動物體的貢獻收集第一手信息。

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