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美国科学家人类干细胞导入绵羊胚胎:获得人羊嵌合体

时间:2019-07-23 20:08:16 来源:互联网 阅读:3次

3月20日报道,继去年科学家首次成功研发出了人与猪的嵌合体后,近日,美国斯坦福大学的科学家又首次将人类干细胞导入绵羊胚胎,获得了人羊嵌合体,研究团队已经成功将胰腺移植到了小鼠体内。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201803/377168.htm  3月15日,东北农业大学生命科学学院教授、家畜胚胎工程实验室主任刘忠华告诉科技日报记者,虽然面临着伦理等问题的争议,但这项突破性的成果或许将帮助缓解全球性的器官捐献短缺问题。

意义重大 或可能在动物身上培育人体器官

在美国,约有76000人在等待器官移植,在英国这一数据是6500人,而每位患者可能需要等待5年甚至更长时间。平均每天有32位患者在等待器官捐赠的过程中死去。

此前,尽管科学家已经成功培育了人猪嵌合体,使医学界对利用它们培育人体器官感到振奋,但并没有研究团队将这一成果进一步推进。虽然科学家还无法直接从猪或羊身上获取器官并移植到人体中,但他们相信,人体干细胞可能是解决该问题的方法之一。

加州大学戴维斯分校的动物学家帕布罗·罗斯(Pablo Ross)参与了此次人羊嵌合体研究,他坚称这是目前在医学上很有前景的探索之一。

人羊嵌合体培育过程图 图自《科技日报》

众所周知,移植器官排异问题至今尚不能很好解决,器官移植者需要长期服用抗排异药物来减少免疫系统对移植器官的攻击。令人惊喜的是,利用人类—动物嵌合体得到的器官,携带的是本人的特异性免疫抗原,可以较大程度减少这种排异反应。

据介绍,该项目为治疗1型糖尿病等其他疾病提供了可能。“我们采用动物嵌合体这项技术,在大鼠体内成功培育出一个成熟的小鼠胰腺,并把这个胰腺移植到1型糖尿病的小鼠体内。移植后,小鼠的血糖调节就趋于正常了。”该项目负责人、斯坦福大学遗传学教授中内博士(Hiro Nakuachi)上个月在美国科学发展协会年会上报告称。

伦理争议 担心人体细胞进入实验动物大脑

有意思的是,一年多之前,美国政府曾表示将为这类充满争议的实验提供资助,但之后在收到来自动物权利团体超过两万次投诉之后,又撤回了资金。

争议包括人们担心会出现传统印象中的“人头羊身”或“羊脸人身”怪异形象。

面对争议,中内博士在汇报中称:“我们实验创造出来的胚胎在28天后就被摧毁了。”

实际上,由于近年来,干细胞和基因工程为不同物种间嵌合体的产生铺平了道路,科学家希望培育更大的嵌合体动物,例如猪或者羊带有人类器官。

然而,这面临着严重的技术障碍和复杂的伦理问题。美国斯托瓦斯医学研究所研究员李凌衡博士告诉科技日报记者,人们不希望嵌合后的动物体内有人的生殖细胞和神经细胞,尤其是嵌合体的大脑不能来源于人类,因此,生殖细胞和神经细胞是人类—动物嵌合体的伦理界限。

帕布罗·罗斯承认自己也有着类似的担忧。

目前实验中人类细胞在嵌合体中只占了不到1%,如果终目标是满足人类器官移植的需求,就需要逐步提高嵌合体中人类细胞的比例,而这一过程将不可避免地引发更多的伦理问题。

罗斯表示,一切都取决于人体细胞在动物体内的活动能达到何种程度。如果它们扩散得比预想的要远,比如进入实验动物的大脑,那出于伦理原因,想要批准这样的试验估计就不可能了。

“如果这些细胞在发育过程中,不仅仅是嵌合到了预期的器官中去,而是参与到了其他器官的发育,比如神经系统或者是生殖系统等,这时候就会带来非常复杂的伦理问题,这是大家对此类研究担心的主要原因。”刘忠华也认为。

因此,刘忠华强调,如何有效控制这些细胞,不朝人们不希望它去的器官方向进行发育,是目前研究人员需要思考和研究的重点之一。

据刘忠华掌握的情况,目前在中国还没有出台专门针对做人与动物嵌合胚胎发育的管理政策。

“但是,科研工作者所在单位都有伦理委员会,在开展人与动物胚胎嵌合发育相关研究之前,都需要上报伦理委员会进行备案和审批。只有通过伦理委员会的审核之后,才能够开展相关的工作。所以,在我国尽管还没上升到政策层面,但是在体系内的管理上是非常严格的。”刘忠华说。

路途遥远 技术真正能实际应用还要闯关

在美国科学发展协会年会上,中内博士称:“将此项技术应用到人类可能还需要5年—10年,但我们一定会等到技术成熟的这一天。”

作为我国首例采用成体体细胞作为核供体的克隆民猪项目的负责人,刘忠华坦言,从实际情况来看,这种技术路线是被学术界广泛认可的,但在实践过程中,人的细胞在动物胚胎中所占的比例还不是很高,离实际的应用还有很长的距离。

刘忠华说,目前该工作面临诸多研究难点,首先是如何提高人类细胞在动物的胚胎发育过程当中所占有的比例以及控制它的去向。

“因为该研究的终目标,是想在动物的体内培育出人的器官,或者是以人的细胞为主体的器官,那么人类细胞在这个器官中所占的比例是非常关键的参数,从目前报道的情况可以看出,这个比例并不高。”刘忠华说。

中内博士的研究团队将人类干细胞导入绵羊胚胎中,形成二者的嵌合体。而此次实验所得的人—羊杂交动物中,人类细胞贡献非常小,几乎99%的基因来源于绵羊胚胎,其中人类细胞仅约10000个(或更少)。刘忠华说,美国斯坦福大学的科学家首次培育出的人羊嵌合体,相比此前的研究已经是非常大的突破了,但由结果也可以看出,该项工作距离实际应用还有很长的路要走。

刘忠华认为,该研究工作还面临第二个难点,就是控制细胞的走向,目前的设计思路是把原来动物胚胎里控制某一个器官发育的关键基因敲除掉,这样动物本身就没有办法发育出来这个器官。

“比如胰腺,把羊或者猪相关基因敲除掉,胰腺就不可能由动物胚胎,也就是羊或者猪自己的胚胎细胞发育而成,相当于这块儿出现了空缺,这个空缺按照理论设计,就会由移进去的人胚胎干细胞进行填充,从而就能够长出一个人类细胞发育成的胰腺。”刘忠华说。

技术需要突破的难点,仍然离不开伦理问题的探讨,刘忠华认为,首先,如何通过技术和理论的探索,来提高人细胞在这种嵌合胚胎发育过程当中参与的比例;其次,如何有效控制该细胞朝着人们希望它发育的那个器官方向发育,而不参与人们不希望发育的那些器官,这些都是目前亟待解决的问题。

“当然,以生产人类器官移植供体器官为目标来看,绝不仅限于这两个问题,随着相关工作的进展一定还会遇到其他不可预见的问题。”刘忠华表示。

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