科学家在不使用精子和卵子创造人工生命方面又迈出了一大步。最近,荷兰马斯特里赫特大学的研究人员和其他人将两种完全不同的小鼠干细胞放入培养皿中,结果,它们长成早期胚胎形式。研究人员称之为“胚状体”

研究人员表示,这项技术将在三年内生产出没有精子和卵子的老鼠。然而,一些专家担心,如果这项技术被复制到人类身上,可能会带来新的威胁。真的是这样吗?

“这项技术离应用还很远,所以关于应用的伦理争议并不迫切。目前,它给人类带来的最大挑战是,没有生殖细胞(如卵子或精子)就不可能获得任何哺乳动物胚胎,而这项技术已经完全消除了对生殖细胞的需求。此前,人类已经掌握了将体细胞诱导成多能干细胞的技术,这项技术可以进一步使这些体细胞干细胞能够直接构建胚胎。”20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中华告诉《科学日报》。

可用于生殖研究和药物筛选

胚泡是一种球形细胞群结构,由滋养层、内细胞群和充满液体的胚泡腔组成。从发表在《自然》杂志上的研究中获得的“胚泡样”主要用于药物试验和不孕症研究。

“胚胎非常珍贵,如果没有足够的,就不可能用它们来测试药物。对于胚泡,你可以获得足够的药物筛选研究。”领导这项研究的荷兰马斯特里赫特大学教授尼古拉斯·里武隆说。

那么,这项技术是如何实现的呢?“人工胚胎的过程是将体细胞诱导成两种不同类型的干细胞,一种类似于早期胚胎内部细胞团的组成,另一种类似于胚泡中滋养层的状态,然后在科学家构建的三维培养环境中发育,并通过相互作用成功构建早期胚泡的类似物。”刘中华说:“这项技术的困难在于,以前没有科学家能够直接从干细胞中构建胚胎。”

事情发生在2017年,当时剑桥大学等科学家首次在体外合成了人造小鼠胚胎。他们利用小鼠胚胎干细胞、滋养层细胞和细胞质基质在培养基中成功地诱导和合成了小鼠样胚胎结构。

“哺乳动物受精卵需要在植入前发育成胚泡。胚泡由滋养层细胞外层形成,包裹并滋养胚胎干细胞内层。Riflung实验室将滋养层干细胞与胚胎干细胞混合,形成可植入的胚泡KXTbio生物技术公司的研究助理任金琦告诉《科学日报》。

“发育生物学中使用的实验方法和胚胎培养条件相当苛刻,有许多因素难以控制。探索这些条件需要长时间的大量实验。”任金琦说,这项技术极大地启发了小鼠胚泡细胞的发展。根据该报告,Riflung实验室尚未成功观察到这些胚泡的子宫植入发育,因此用这些胚泡培育小鼠还需要几年时间。然而,这项技术可以提供大量的胚泡,可以应用于人类生殖研究和药物筛选。仅使用人类干细胞材料很难获得胚泡。

将它应用于人类需要很长时间。

可用的人造小鼠胚胎最早可在3年内获得,但人类胚胎的出现仍需要很长时间里丰说,“但是我不认为胚泡应该被用来复制人类,这在伦理上是有问题的,而且可能有一个活着的人的克隆体。人类克隆是完全禁止的。”

任金琦认为,目前的研究只以老鼠为对象材料,涉及的伦理问题较少。如果将来出现类似胚泡的研究应用于人类胚胎干细胞,应该谨慎对待。特别是,人类胚泡的植入实验必须符合相关法律法规。

“作为一门快速发展的科学,干细胞在生物学中的应用是实践领先于理论的典型例子。例如,肿瘤干细胞治疗、干细胞的定向诱导和分化以及将细胞引入足跟组织的效果等问题还没有被完全理解,于是干细胞的应用开始了。我个人认为,在动物实验完全完善之前,我们不应该急于将它们应用于人类。同时,克隆人是不允许的。”中国科学院遗传与发展研究所生物研究中心的高级工程师江涛告诉《科学日报》。

江涛解释说,各行各业的人在应用方面都有丰富的想象力,但科学家们首先用它作为一种新材料来研究重要的基本问题,如早期胚胎发育、细胞分化、模型构建等。也许社会上的一些商业公司会开发人类应用程序,这更令人担忧。

这一成果的意义在于为研究哺乳动物早期胚胎发育中细胞分化和模式形成的细胞和分子机制提供了新的材料和视角,有助于科学家清楚地研究是什么重要因素导致了对称的球形受精卵以及如何形成不对称的早期胚胎江涛说。