通过老鼠, Saitou和Hayashi使用模拟卵巢来诱导iPS细胞,这些卵巢是通过小鼠胚胎的组织培育的。用人类胚胎细胞制作这样的培育箱是不切实际的,因为这些胚胎本身很难获得。相反,他相信,他还需要从iPS细胞中制造出支持性组织。这一额外的挑战可能会延长实验时间。
如果真的能制造人类的卵子或精子,科学家们就会遇到另一个障碍。这是因为要证明这些细胞真实性的唯一的方法就是创造一个人类婴儿。现在,这是日本科学家不愿意或者说还没准备好考虑的一个步骤。
相反,为了这最后一步,Hayashi和Saitou也在猴子身上做实验。根据Hayashi的说法,猴子与人类有很多相似点,它们可以被用来证明这一技术是否“对于灵长类动物是安全的”。
“我们需要证明的是,我们可以培育优质卵子。”“我们需要用新生命来证明这一点。”他说。
胚胎培育
商业利益开始在科学家周围打转。在我与Hayashi的谈话中,我们和一个叫做Healios的日本生物科技公司的首席执行官Hardy Kagimoto进行了对话,该公司正寻求将iPS细胞转化为一种治疗失明的方法。此外,Kagimoto还希望与Hayashi合作研究在实验室制造人类生殖细胞。他说,一个国际性的试管受精医生网络也对此很有兴趣。“目前正在发生一件重要的事情,但社会还没有意识到这一点,”他说。“不要误会我的意思——我们会在达成社会共识的基础上再继续。”
尽管他已经为自己的发明申请了专利,但迄今为止,Hayashi还不愿意加入任何公司。他说,去年11月,日本的风险投资家请他制作人类卵子。我拒绝了。我拒绝了,因为我现在还不能做。这主要是因为这在技术上还很困难,”他说。“但也因为这对社会会做出何种贡献上没有定论。”日本的调查显示,大约30%的人接受了实验室中培育婴儿的想法。但那些尝试过试管受精但失败的夫妇最为支持这一想法。
一些投资者看到了更广泛的可能性。如果卵子可以由人类的iPS细胞制造,那么它的供应将是无限的,可能会导致所谓的“胚胎培育”。Kagimoto指向了一张Hayashi著作中的图片。这张照片是用显微镜拍摄的,图中是一滴水中漂浮的几十个实验室培育的老鼠卵子。
在这种情况下,基因测序可以被用来检查每一个胚胎,让人们可以选择出“最好”的——那些拥有理想基因的,或者那些没有不良基因的,不良基因指例如那些具有精神分裂症风险的基因。这是法律学者Greely预测的情景。他认为,如果父母们能够从中获益,他们就会选择人工繁殖而不是有性繁殖。“如果你有1,000个卵子,那你就可以做出选择了,”他说。
勇敢的新世界
在波士顿干细胞会议上,学生们站在门口听着有关新的生殖技术带来的伦理问题的演讲。Daley 在演讲台上,提到了奥尔德斯·赫胥黎1932年出版的《勇敢新世界》一书,书中描述了一个控制生育、在集中化设施中孵化儿童的社会。戴利说赫胥黎描绘的场景是反乌托邦的,但也是“有先见之明的”。它预示了试管受精技术。
“我们只需要推测,我们还需要多久就能做到完全地宫外培育。”所以问题就变成了:你能画出一条界线吗?
戴利认为,科学进步使“赫胥黎所描述的图景成为现实。除了日本努力研究制造人造生殖细胞,一些科学家还创造了gastruloids——一种自我生成的细胞组织,它们的外观和行为方式都与人类胚胎非常相似。
与此同时,研究人员正从另一个方向对大自然施压。今年2月,费城的医生们将胎儿的羊羔从他们的母亲体内取出,并让它们在一个透明液囊内一直存活到出生,该囊袋被称为人工子宫。这些技术的结合表明,从受孕到出生的整个繁殖过程都可以在实验室完成。戴利说:“人们需要预测的是在我们能完全从母体外创造生命之前还需要多长时间。”
“所以问题就变成了:你能画出界限吗?”
戴利特别关注的是将iPS细胞转化为卵子和精子的研究进展,他将此称之为“一种颠覆性的技术”。其中一个原因是,他认为人工生殖细胞技术很可能与名为CRISPR的基因编辑技术相结合。CRISPR是在四年前开发的,它使得在活细胞内改变DNA变得更加容易。
这将人工生殖细胞技术与“设计婴儿”的争论联系起来,即所谓的“生殖系基因改造”技术。关于这个问题的争论在2015年重新被点燃,此前中国科学家报告称,他们曾在实验室的培养皿中使用CRISPR,试图去除导致血液疾病地中海贫血的基因。该报告最初受到密切关注,部分原因是CRISPR并能保证万无一失:实验表明,胚胎可能被不完美地编辑过,这将给一次办法培养的婴儿带来未知的风险。
虽然一些批评人士认为修改基因池是一条不应该被跨越的伦理界限,但这并不是科学界的观点(参见“制造完美婴儿”)。
美国国家科学院今年发布的一份报告得出结论称,如果是使用这种技术来消除严重的疾病,如亨廷顿氏舞蹈症,那么编辑人类胚胎应该是可以被允许的。
尽管该委员会的确反对使用基因工程来进行纯粹的改进——比如获得蓝色眼睛和更好的智力——但报告却没有解释是否可以用此技术对抗疾病。
科学家们正在研究如何编辑未来孩子的DNA。他们应该在一切都太迟之前就停下来吗?
该报告特别关注人工生成生殖细胞的原因是,在iPS细胞中进行的编辑可能是非常精确的。一旦有了完美的iPS细胞,它们就可以被诱导去创造带有特定基因改良的生殖细胞。
在干细胞中使用CRISPR的想法已经在老鼠身上取得了成功。在中国,一位名叫Jinsong Li的科学家编辑了老鼠干细胞并移除导致白内障的基因。当他制造出了精子和之后用此进行了受精后,产生了被编辑过的生物幼体,这一过程的效率非常高。这样结果让科学家们有理由认为,作为反对转基因技术的主要理由——该技术永远不会变得可靠,也不安全——正在讯速失去根基。
麻省理工学院教授、美国国家科学院报告的两位资深作者之一的Richard Hynes说:“现在不可能再说这是不可行的了。”
巨大的需求
在哈佛干细胞研究所,一位名叫Werner Neuhausser的试管婴儿医生、科学家正在探索基因组测序、干细胞和基因组编辑如何能够共同作用以改变繁殖过程。在波士顿的一个大型生育中心里,他每周花一天时间与病人见面。他每周花四天时间来验证并尝试延续在日本和其他地方收获的科研成果。
作为一名试管婴儿医生,他告诉我,他“绝对”看到了对实验室制造的精子的需求,而卵子的需求更大。“如果这成为可能,这将是一个大事件,”他说。
和Kagimoto一样,Neuhausser相信胚胎将会被测量并量化其属性:“我们将使所有相比于正常人群具有更高心脏病或者精神疾病可能性的胚胎得到修正,面对这样的事实,你会做出何种选择?”