真实存在杂交动物，胚胎实验在日本被批准
真实存在杂交动物，胚胎实验在日本被批准生物技术发展到今天，往动物胚胎中插入经过基因改造的人类细胞，在技术上并没有太大困难，但过去出于风险和伦理的考虑，含有人类细胞的动物胚胎在实验中不允许存在超过14天，同时也禁止将胚胎移植到代孕动物体内。日本最新的政策，突破了这一禁令。人类细胞插入动物胚胎，突破14天存活禁令▲日本科学家计划将人体细胞插入大鼠胚胎。图源 | 《自然》网站 1
质疑者认为，含有人类细胞的杂交胚胎中，人类细胞如果没有按照计划进入需要的器官，而是“游走”到其他地方，怎么办？
文 | 舍 文
最近，《自然》杂志网站新闻公布，日本政府批准了日本科学家利用动物培育人类器官的研究项目。一时间，“人兽杂交”物种再次引发关注和争议。
在这个实验计划中，经过基因改造的人类细胞将被插入动物胚胎，实验最终的目的是利用动物胚胎来培养人体器官，用于器官移植。
▲日本科学家计划将人体细胞插入大鼠胚胎。图源 | 《自然》网站
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人类细胞插入动物胚胎，突破14天存活禁令
生物技术发展到今天，往动物胚胎中插入经过基因改造的人类细胞，在技术上并没有太大困难，但过去出于风险和伦理的考虑，含有人类细胞的动物胚胎在实验中不允许存在超过14天，同时也禁止将胚胎移植到代孕动物体内。日本最新的政策，突破了这一禁令。
“14天原则”起源于1979年，美国卫生、教育及福利部伦理咨询委员会首次提出该规则。当时“14天原则”的确立是基于两个理由，其一，当时的科技水平，尚无法让胚胎在体外生存达到14天；其二，政策研究者在细致咨询及讨论后，认为胚胎发育到14天时，开始拥有一些个体特征，14天后就可以视为独立的生命，可能会引发伦理问题。
人类和其它动物的混合胚胎，已经在美国等国家进行研究，但从未被真正“生产”出来。2015年以来，美国国立卫生研究院已暂停对此类研究的资助。
▲《自然》网站
今年3月，日本文部科学省制定了新规，允许在动物体内培育人类器官，从而加强利用动物培育移植用人体器官的相关研究。
而现在，日本科技部的一个专家委员会首次根据日本的新规定，批准了中内启光（Nakauchi）的实验。中内启光是日本东京大学、美国斯坦福大学的著名生物学家。
▲Hiromitsu Nakauchi 图片来源 | 斯坦福官网
中内启光说，他计划缓慢进行这个实验，在一段时间内不会使任何杂交胚胎足月。第一步，他计划培养杂交小鼠和大鼠的胚胎，生存到14.5天。接下来他将在大鼠身上做同样的实验，把杂交品种培育到大约15.5天。之后，中内启光计划向政府申请批准在猪身上培育杂交胚胎，胚胎生长最长可达70天。
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最终目的：培养出人类移植器官
中内启光的实验计划，是将人类诱导多能干细胞（iPS细胞）植入小鼠和大鼠胚胎，并将胚胎植入实验动物子宫内。实验的最终目标是在动物体内培育出能用于移植的人类器官。
在动物身上“培育”人体器官的方法看起来并不是太复杂，原理可以用中内启光的第一个实验来理解：研究人员首先修改实验鼠受精卵的基因，让实验鼠无法发育出自己的某个器官，比如胰脏。第二步，向受精卵中植入人类iPS细胞，培育含有人类细胞的动物胚胎“动物性集合胚”。第三步，将杂交胚胎移植到实验鼠的子宫内。这样，胚胎发育成的小鼠的胰脏，就是一颗由人类iPS细胞形成的胰脏。
如果这个设想能够实现，那么未来，由动物“生产”的人类器官，就可以移植到病人身上。比如胰脏移植，可以用于治疗患有严重糖尿病的患者。
iPS细胞就是诱导多能干细胞，这是一种利用基因技术获得的干细胞，它可以分化发育成为器官细胞或者神经细胞。iPS细胞的创始者之一是日本科学家山中伸弥获，他因为这个研究获得了2012年诺贝尔生理或医学奖。
如果技术按照科学家的计划来实现，自然将是造福人类的事件。
移植器官供体短缺，是全世界都面临的难题。中国已经实现了器官自愿捐献，2016年，我国公民逝后自愿器官捐赠达到4080例，捐献11296个大器官，捐献数量跃居亚洲第一。但每年有约30万因末期器官功能衰竭需要移植的病人，仅1万多幸运者有机会获得器官移植，供需比例为1：30，移植器官的供体来源缺口仍然巨大。
利用动物来培养人体器官的设想早就存在，过去受限于技术很难实现，如今技术进步，但伦理上是否能够得到认可，还存在很大争议。
2016年有媒体报道，日本东京大学和京都大学的科学家们成功在老鼠背上种植出人耳，研发目的是为了帮助天生面部畸形的孩子以及被狗咬伤的青少年。
人耳鼠的研究并不是第一次，之前培养成功的“体外再生耳朵”，细胞来源是牛的软骨细胞，因此还不能直接应用于人身上。日本科学家这次从患者肋骨中提取软骨细胞，再在实验室里培养软骨细胞至微小球状体，之后将球状软骨细胞移入折成耳朵形状的塑料支架，让细胞在支架上繁殖生长，经过体外培养后植入裸鼠背部。随后，人耳支架降解消失，而老鼠背上就会长出人耳。
当时的报道说，技术还在不断完善中，科学家们开始尝试用人类干细胞（万能细胞）来培育软骨细胞。
异种器官移植这些年是全世界的研究热点，从猪身上培育人体器官，过去几年已经有了一定的进展。2017 年，哈佛大学遗传学家 George Church 教授预测说，基因编辑的猪器官将会在 2 年甚至 1 年内移植到人体内。他创办的 eGenesis 公司对猪进行了 CRISPR 基因编辑，这样可能会避免器官移植后的免疫排斥。
但2年过去了，成果还没有公布。
最近“DeepTech深科技”采访了南京医科大学特聘教授、江苏省异种移植重点实验室主任戴一凡，他表示：“过去 10 年中，各类基因修饰猪的非人灵长类的试验一直在进行，最近的结果非常不错。原位异种心脏移植存活接近 200 天，异种肾脏移植也达到一年以上了，异种胰岛移植也在猴体内有功能 400 天，理论上已经有了适合做临床试验的合适的供体猪。目前要做的是建设 DPF 设施和向 FDA 申报临床试验。国内的异种移植进展也很快，我们目前正在进行的科技部重点研发项目得到的供体猪，已经获得了上述类似的好结果，马上就可以做非人灵长类试验。如果不是 2018 年 8 月非洲猪瘟流行影响了我们克隆猪的进度，我们还可以做得更快。”
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人细胞会不会跑到动物脑子？伦理争议仍盛
用动物培养人体器官看起来美好，但背后也蕴含着伦理风险。
“制造”一个杂交胚胎有多种方法，其中一种杂交被称为嵌合体，就是把一种动物的胚胎细胞和另一种动物的胚胎细胞混在一起，共同组成一个完整的胚胎。中内启光用的方法类似于嵌合体。问题是，如果这个杂交胚胎发育出的动物，身上有太多人体的成分，那么它的存在将带来怎样的伦理困境，目前是很难预测的。
日本方面称，只要发现小鼠的大脑含有30%以上的人类细胞，就不会让其出生，但现实中能不能做到这样的限制，很多人表示怀疑。
让人担心的是，如果人类细胞如果没有按照计划进入需要的器官，而是“游走”到其他地方，怎么办？
特别是，iPS细胞可以发育成神经细胞，神经细胞就和认知有关系，如果移植到动物体内的人体细胞影响到动物的大脑和认知，这样的动物到底算人还是兽？
种种伦理上的难题和人们的恐惧，都围绕着类似的科学研究。
中内启光表示，他们已在实验设计中考虑到了这些疑虑，因此他们尝试的是有针对性的器官生成，这样一来，杂合胚胎的发育只限定在对胰腺的控制上。
涉及人的科学研究，这些年常常引发伦理上的争议，2018年，中国研究人员贺建奎宣布他开展了基因编辑婴儿的实验，这个孩子现在可能已经出生。这个震惊世界的举动，受到了全世界的批评。
为了规范科学研究的伦理审查，7月24日，中央全面深化改革委员会第九次会议审议通过了《国家科技伦理委员会组建方案》等文件，国家层面的科技伦理委员会将成立。
会议指出，科技伦理是科技活动必须遵守的价值准则。组建国家科技伦理委员会，目的就是加强统筹规范和指导协调，推动构建覆盖全面、导向明确、规范有序、协调一致的科技伦理治理体系。要抓紧完善制度规范，健全治理机制，强化伦理监管，细化相关法律法规和伦理审查规则，规范各类科学研究活动。
当然，目前要让植入人类细胞的动物胚胎正常发育，还有很多技术上的障碍。
在2018年美国科学促进会会议上，中内启光团队声称已将人类iPS细胞植入羊胚胎中，但生长了28天的杂交产物仅含有极少的类细胞，并不像一个“正经器官”——也可能是因为人类和绵羊之间的基因距离。
得克萨斯大学西南医学院中心（University of Texas Southwestern Medical Center）研究人-动物嵌合体的吴军（音译）说，使用进化上较远的物种（如猪和绵羊）来发育人-动物杂交胚胎是没有意义的，因为人类细胞将在早期从宿主胚胎中被清除。他说:“了解分子基础并制定克服这一障碍的策略将是推动该领域向前发展的必要条件。”
中内启光表示，新的研究将搞清楚是什么限制了人类细胞在动物胚胎中的生长。
参考 | 科技日报中国青年网
