胚胎学论文
9月5日,英国“人工受精与胚胎学权威机构”(HFEA)原则上批准了一种人兽混合胚胎的实验,这其实是对英国纽卡斯特大学、国王学院等研究机构一两年前提出的研究申请的回应。
政府将逐一审查科学家的研究申请。这意味着英国科学家终于可以正式开展这种混合胚胎研究了。
它是一种研究,因为异种混合胚胎的实验实际上有三个层次:
第一种是将一种动物的精子与另一种动物的卵子结合,形成受精卵。这种研究是最伦理的,有很多技术障碍。
第二种叫做“嵌合体”,即将一种动物的胚胎干细胞注射到另一种正在发育的动物胚胎中,使其发育成两种动物混合细胞的胚胎。其最终目的是为人体器官的修复提供零配件。英国方面没有给这种实验开“绿灯”。
此次批准的第三类实验,具体是利用体细胞核移植技术,将一种动物的细胞核注入牛、兔、羊的去核卵母细胞中,培养早期胚胎(囊胚),从中提取胚胎干细胞。
第一个发表论文的机构
“我们一直在做异种混合胚胎的实验,是世界上第一个正式发表论文的研究机构。”陈金雪自豪地说。
陈是上海交通大学医学院附属新华医院发育生物学研究中心的主任。他所说的“我们”是指该研究所由盛领导的研究团队。当时,陈是她的副手。这个研究所占据了新华医院旁边一个不起眼的巷子里的一栋白色五层小楼。“英国人其实是想重复我们的工作。”陈对说:
65438-0999年,盛离开美国国立卫生研究院(NIH)实验室回国,担任当时的上海第二医科大学发育生物学研究中心主任,后承担973“干细胞基础研究与临床应用项目”。2002年,《自然》杂志以“干细胞研究在东部兴起”为题介绍了盛等中国科学家的工作。现在这篇文章还贴在发育生物学研究中心的一楼,但是盛已经离开了这个研究团队,去了美国继续他的研究工作。
2003年,盛成为吸引国内外媒体和科学界关注的科学家。当年8月,她领导的研究团队利用克隆技术从手术废弃的皮肤组织中提取细胞,并将这些细胞融合到新西兰兔的去核卵母细胞中,成功获得数百个融合胚胎,其中100多个发育到囊胚期,并提取出胚胎干细胞。这篇论文发表在国内最有影响力的国际学术期刊《细胞研究》上。《自然》、《华尔街日报》和《华盛顿邮报》都在当天和第二天发表了评论,因为这是世界上第一个人-动物胚胎融合成功的报道。
陈说:“去年,英国为研究人类和动物胚胎举行了一次听证会,邀请了三位国际专家。盛老师就是其中之一,这也说明了她在这个领域的学术地位。”
万不得已
人和动物细胞的融合,其实是科学家的不得已而为之。
人的体细胞,比如皮肤细胞,是特化细胞,早就失去了发育成胚胎的能力。然而,干细胞研究发现,如果将卵母细胞的细胞核去除,换成体细胞核,就有可能使体细胞再生。
卵母细胞就像神奇的魔术师。它们含有细胞质物质,这些物质唤醒了体细胞核中隐藏的能力,使它们能够发育成胚泡。通过这种方式,科学家可以从中提取胚胎干细胞——这些干细胞具有发育成各种细胞的可能性,并将其植入一些患者受伤的脊髓、角膜和大脑区域,这些细胞可能会起到修复者的作用,有助于治疗一些曾经被认为没有希望的疾病。这被称为“治疗性克隆”此外,如果使用病人自己的体细胞,就可以消除免疫排斥的问题。
可惜这项技术并不成熟,成功率很低,需要大量的卵母细胞。然而,直接从女性身上获取卵母细胞是违法的。陈说,“我们只能和开展试管婴儿项目的机构合作,在征得同意的情况下,获得一些多余的废弃卵子。”在别无选择的情况下,科学家只好退而求其次,向动物索要卵母细胞。幸运的是,动物卵母细胞也可以“刺激”人类体细胞。
但是,这种技术如果应用到人身上,就必须经过伦理学的检验。虽然DNA主要在细胞核中,但细胞质中也有少量的遗传物质,即线粒体。负责编码13基因,主要功能是为生命活动提供能量。虽然这些13线粒体基因与细胞核中成千上万的人类基因相比只是少量的“杂质”,但人们担心,如果有人将这些混合胚胎发展成个体,这些家伙会给伦理学带来很大的问题。
然而,在科学家看来,这种担心只是杞人忧天。发现大多数情况下,细胞内的动物线粒体会随着胚胎的发育而逐渐丢失。而且线粒体只是供能单位,不编码任何与“人”的特征相关的蛋白质。但最关键的一点是,胚胎干细胞研究有一条伦理底线,即绝不允许将人和动物的胚胎植入子宫,必须在胚胎发育到14天之前销毁。“这些胚胎最多14天就会终止,而且不允许再移植到人或者动物的子宫里,所以不可能繁殖。明确这些界限,可能会消除一半以上的担忧。”国家人类基因组南方研究中心伦理部主任沈明贤表示,“我国对该领域的基础研究没有限制”,当年对盛论文进行伦理审查的正是沈明贤所在的部门,他们的结论是“应该支持,但不能应用于临床”。
为什么不能用于临床?沈明贤解释说,因为仍然存在风险,所以科学家不知道动物线粒体是否会与人类线粒体或其他成分相互作用。更大的风险是病毒。"有些病毒对人有害,但对动物无害."因此,这一领域的研究必须是“谨慎的、科学的和伦理的”。
“我们的积累断了。”
然而,在973项目完成后,盛不再被交大医学院重新聘用。她离开了团队,主要在美国从事研究工作。关于盛的离开,“原因很复杂。”陈对说:
“还是有技术问题。”陈承认。2003年的文章几乎发表在《美国国家科学院院刊》上,甚至被制成样本印刷。但是美国有专家不同意,因为“胚泡可以分离出胚胎干细胞”的实验论证存在争议,所以只好发表在国内的《细胞研究》上。后来“陆续做了一些这方面的工作,侧重于研究机理,但是实验的重复性不好,成功率不高。”陈对说:
人类和动物胚胎的研究非常困难。除了盛的工作,世界上没有正式发表的论文。陈认为,研究团队做得很好,在干细胞领域发表了很多文章,在国内外处于领先地位,但“国家和上海市不准备再支持了”。
沈明贤认为,因为一些伦理上的争议,人兽胚胎的研究不容易正式发表,“国际上有支持也有反对”,这是盛离职的“部分原因”。但肯定还有其他因素。“原因有很多。”作为当年为盛工作做伦理验证的专家,沈明贤对盛是熟悉的,但“作为一个局外人,很多问题我不能说。”“盛老师失望了。”李冯认为。李冯是盛自己招的博士后。盛走后,一直在这个研究所工作。认为“盛老师对周围的环境不满意。如果她选择留下,她一定能拿到项目经费”。
但是盛还是选择了离开。由于盛的离开,研究所现在几乎没有得到资助。“和中科院的合作停止了,一些仪器被收回了。剩下的我们借到了年底,现在主要靠我申请的项目经费。”陈对说,“但这很难。”
这栋五层楼的楼里以前有四五十个学生,现在只剩下十几个学生,楼里显得空荡荡的。陈解释说:“因为大多数实验都是在晚上进行的。我们现在主要做克隆猪的实验,从屠宰场取新鲜的卵母细胞,屠宰场晚上杀猪。”克隆猪是他目前的研究课题,这是陈与农业委员会的合作项目。
现在还在做盛留下的延续工程。正在和中科院动物所陈大元课题组合作做“人牛胚胎”的基因分析。动物研究所将人类体细胞与牛卵母细胞融合,并将其发育成胚胎。"我们有胚泡,所以让我们做分析."李冯说:“盛老师就是这个意思。她想在多个物种中证明她的结果,因为不同的动物有不同的卵母细胞重编程能力。有可能牛更容易成功。”但现在他们只能实现囊胚,“他们无法继续从囊胚中分离胚胎干细胞”,因为“问题已经过去,没有资金支持”。
陈说:“很多学生毕业后出国,国内很难留住优秀的学生。完成博士后项目后,李冯还将出国。但是科研是需要积累的,不能破。如果我们不做大量的工作,我们就会失去机会。”“盛老师走了以后,我们这里的积累就断了。”陈有点难过。
研究应该有连续性。
除了盛正式发表论文之外,世界上还有许多做人和动物克隆实验的尝试。65438-0998年,美国一家私人“高级细胞公司”将人颊核注射到去核的牛卵母细胞和克隆的胚胎干细胞中。陈说,“所有国家现在都在做”,因为这一领域的前景非常好。如果治疗性克隆技术能够被突破,治疗帕金森病和阿尔茨海默病等重大疾病的方法就可能被突破。
关于人兽“嵌合体”的研究也很多。今年3月,美国内华达大学的伊斯梅尔·赞加尼教授用15%的人类细胞培育出了绵羊。这项工作是将人类胚胎干细胞注射到胎羊体内,使羊胚胎在发育过程中与人类胚胎干细胞一起生长,最后成年羊与人类细胞混合。这一“人羊嵌合体”的报道在国内外引起巨大反响。
其实国内也有类似的研究。上海交通大学医学院的黄树桢和曾凡一培育了世界首例“人-山羊嵌合体”。相关论文发表在去年5月的《美国国家科学院院刊》上,证明了人类干细胞可以在山羊体内存活。这类研究的意义在于,人类有可能从动物身上获取带有部分人体细胞的肝脏、肾脏、心脏等器官,用于人体器官移植。
今年6月6日,来自美国和日本的三个研究小组分别对正常小鼠细胞进行基因改造,成功制造出“胚胎干细胞”。相关研究成果发表在《细胞干细胞》和《自然》杂志网站上。这项研究直接将体细胞转化为胚胎干细胞。如果能够在人体上成功测试,将避免长期以来围绕人类胚胎使用的伦理争论,被认为是干细胞研究领域的重大突破。
陈说,“如果这项工作成功,治疗性克隆就没有必要了”,但他认为,“研究是持续的,只有不断尝试才能有重大突破。”