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生命秘方:科学家试图实验室培育人类精子和卵子(3)

发布:2017-11-15 06:14 | 来源:健康日报网 | 查看:
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摘要: 科学家现能将诱导多能干细胞转变为原始生殖细胞,但是如何将这些细胞转化为功能性精子或者卵子的问题尚未解决。在人类的自然发育过程中,这个转化直到青春期才完成。使用这些细胞,齐藤通纪和同事利用它们培育出小

  科学家现能将诱导多能干细胞转变为原始生殖细胞,但是如何将这些细胞转化为功能性精子或者卵子的问题尚未解决。在人类的自然发育过程中,这个转化直到青春期才完成。使用这些细胞,齐藤通纪和同事利用它们培育出小老鼠,通过将诱导多能干细胞置于模拟卵巢中可以制造诱导多能干细胞,这种模拟卵巢使用从老鼠胚胎提取的组织进行构建。但是从人类胚胎细胞中培育这样的培养皿是不现实的,因为它们很难获得。相反,齐藤通纪认为,他需要从诱导多能干细胞中模拟孵化器,这个额外的挑战可能延迟实验的成功时间。

  如果他们的确制造出卵子或者精子,科学家仍然会遇到另一个障碍,因为证明这些细胞有效性的唯一方法就是创造一个人类后代。目前,这是日本科学家不愿或者准备考虑的。

  为了证实这一最后实验步骤,齐藤通纪和同事使用猴子进行实验,他们指出,对人类密切相关的动物进行实验是一个非常好的模型,这将证实他们的技术是否对于“灵长目动物是安全的”。我们需要证明的是,我们可以培育出高质量的卵细胞,为此我们需要制造出后代。

  胚胎种植

  科学家的努力研究结果不可避免地产生商业利益,在我与Katsuhiko Hayashi谈话时,日本一家生物技术公司首席执行官Hardy Kagimoto被我们的谈话内容吸引,他希望能够与Katsuhiko Hayashi建立合作关系,共同探索实验室制造人类配子。他表示,一群试管受精医师也对此颇感兴趣,他们经营着一家全球性临床网络医疗团队。一件大事正在发生,而大多数人却没有意味到这一点,当然,大家不要误会我,如果我们要做,也会按照整个社会的共识来做。

  虽然Katsuhiko Hayashi已获得了发明专利,但是他目前还不愿意加入任何公司。2016年11月,日本风险资本家希望与他一起开发培育人类卵细胞。Katsuhiko Hayashi说:“当时我拒绝了,因为我现在还做不到,技术实现还有一定距离。此外,这项技术也不足以对社会做出巨大贡献。”在日本进行的调查报告显示,大约30%的受调者接受实验室制造配子的想法,对于那些尝试过试管受精技术并且失败的夫妇而言,其支持率最高。

  一些投资者看到了更多的可能性,如果卵子可以通过人类诱导多能干细胞制造出来,那么这种无限供应或将导致所谓的“胚胎种植(embryo farming)”。Hardy Kagimoto提到了Katsuhiko Hayashi发表论文中的一幅图像,这张照片是在显微镜下拍摄的,呈现培养液中由几十个实验室培育的老鼠卵子细胞。

  在这种情况下,基因测序技术可用于检查每个胚胎,允许人们选择“最好的”——具有理想基因或者没有不良基因的那些胚胎,例如:与精神分裂症相关的。这是法律学者格里利所预测到的,他指出,如果父母家长有足够的收入,他们就会选择人工繁衍后代。

  美好新世界

  在波士顿细胞会议期间,学生们在门口紧张地聆听着新生殖技术引发伦理问题的演讲,发言人美国哈佛大学科学院院长、干细胞生物学家乔治·戴利(George Daley)引用了阿尔多斯·赫克斯利(Aldous Huxley)于1932年出版《美丽新世界》一书的内容,这本书描述了一个控制繁殖和在集中设施中培育孩子的社会,该情景是反乌托邦色彩的,但也具有“先见之明”,它能够预测试管婴儿技术。

  戴利认为,科学进步将使赫克斯利所描述的情景成为现实,除了日本科学家努力创造配子之外,一些科学家还创造出了“原肠胚(gastruloids)”,这是一种自组装细胞团,它的外观和行为颇似人类胚胎。与此同时,研究人员正从另一个方向改变大自然,今年2月份,美国费城医生从母羊体内取出羔羊胚胎,将将它们放在一个充满培养液的人造子宫中继续生长发育。这些技术综合表明,在整个繁殖过程中,从受孕到出生,都可以在实验室中完成。戴利说:“我们只能推测我们要在体外完全复制个体还需要多久,那么问题就变成:你可以确定吗?”

  戴利特别关注将诱导多能干细胞转化为人类卵子和精子的过程,他称之为“颠覆性技术”。其中一个重要原因是他认为人造配子很可能与CRISPR基因编辑技术相结合,后者是4年前开发的,该技术使得活细胞内改变DNA变得更加容易。

  这将人造配子的制造陷入婴儿的巨大争议之中,也就是所谓的“生殖细胞系基因修改”。2015年,中国科学家家研究报告指出,他们在实验室的培养皿中对胚胎使用了CRISPR技术,试图去除导致血液β地中海贫血的相关基因。这份研究报告最初引起了科学界的普遍关注,部分原因是CRISPR技术并不是没有错误的。实验表明,胚胎可能会由于基因编辑而出现缺陷,对出生的孩子造成未知和难以承受的风险。

  尽管一些评论人士表示,修改基因库是一条不应该跨越的道德底线,但这并不是科学界的观点。美国国家科学家今年发布的一份报告总结指出,如果这项技术被用于消除严重疾病,例如:亨廷顿舞蹈症,那么是可以对人类胚胎基因进行编辑的。尽管委员会反对使用基因工作改造人类,例如:将眼睛变成蓝色眼睛,或者提高智力,但是报告并没有给出可以解释的疾病定义。

  该报告特别关注人造配子的原因是,在诱导多能干细胞中,编辑可能是非常精确的。一旦拥有完美的诱导多能干细胞,科学家就可能通过特定的基因改良来诱导创造配子。

  在干细胞中使用CRISPR技术的想法现已在老鼠身体上得以成功实施。中国科学家李进松(音译)编辑了老鼠干细胞,并消除了与白内障相关的基因。当他制造精子和后来的受精卵时,它们表现出“100%有效”的基因编辑效果。这样的研究报告成为科学家反对种系修改的最佳论据,所谓的绝对不可能或者安全性不足的说法正在很快消除。这份美国国家科学院报告合著作者之一、麻省理工学院教授理查德·海因斯(Richard Hynes)说:“现在不能说这是不可能的。”

  巨大需求

  在美国哈佛干细胞研究所,试管婴儿科学家维尔纳·努豪瑟(Werner Neuhausser)正在研究如何进行基因测序,干细胞和基因组编辑的方法,这些都可以改变生育。努豪瑟每周都在波士顿进行试管受精,在一个大型生育中心,他们在那里会见患者。一周其它4天时间则用来验证和核实日本以及世界各地的最新发现。