体外实验(体外培养人体胚胎即将突破“14 天规则”，伦理天花板何去何从？)

又因为围绕胚胎遗传修饰的伦理争议不断，迄今为止，只有少部分研究团队获准开展这方面的研究。

英国伦敦弗朗西斯·克里克研究所发育生物学家Kathy Niakan团队率先获得了监管当局的批准。

2017年，Niakan团队报告了如何使用CRISPR-Cas9技术对一个同时在人体和小鼠胚胎干细胞中表达的基因进行编辑。

敲除该基因后，人体胚胎会缺少一种名为OCT4的蛋白，导致胚胎无法发育成囊胚。相比之下，同样敲除该基因的小鼠胚胎却能发育成囊胚，之后逐渐萎缩。

这种差异呼应了一种越来越受到认同的观点——即使在发育早期，一些具体的遗传信息可能只对人类才有意义，如特定基因何时被激活等。

找到“新家”

发育成囊胚后，小囊胚必须在子宫内膜着床才能继续存活。

一旦埋入子宫内膜（约第七天时），科学家基本无法继续研究囊胚的发育。第一个挑战就是如何观察整个植入过程。

从前，研究人员尚无可靠手段让胚胎发育时间超过1周。

如今，这个黑匣子终于被科学家打开。

在2016年5月发表的两篇论文中，Zernicka-Goetz团队和纽约洛克菲勒大学的Ali Brivanlou团队首次报告了能让人体胚胎培养至12~13天的系统。

研究人员指出，只要以正确比例混合生长因子和营养物质，培养皿中的人体胚胎就能“植入”培养皿底部。

尤其值得注意的是，胚胎植入后无需母体组织就能触发早期重组步骤。

这一胚胎培养着实打破了好几项纪录，超过之前动物实验和通过流产等渠道获得的人体组织样本的有限研究的预期。

在最新的实验中，胚胎在植入培养皿底部后，细胞外层开始分化成早期胎盘和其他类型的细胞，用于支持胚胎发育。

细胞内部也发育出胚体和卵黄囊前体，这是向胚胎输送血液的早期结构。

在快到14天时，两个团队都遵守14天规则，结束了实验。

当时，一些胚胎已经停止了发育。

不过研究人员表示，随着技术的进展，这些培养系统将有助于揭示更多关于胚胎最初两周的细节。

许多关键事件都会在第三周的原肠胚形成阶段完成。

从这时起，胚胎发育出体轴，其中一端会慢慢发育成头部。随后，细胞开始迁移分化，形成三胚层，三胚层最终形成身体全部的组织和器官。

这一过程非常重要，也是伦理天数限制在14天的主要原因。

现在，一些研究人员开始寻找替代方法，通过人体干细胞技术打造合成胚胎样结构，就可以不受14天规则的限制。

不过，这种胚胎缺少一些完全发育所必需的成分，植入后也无法发育成人类。

在2017年预印本服务器bioRxiv发布的一篇研究中，得州莱斯大学的研究团队证实，生长因子的动态起到了作用；研究人员发现特定蛋白组会使信号传导增强，并从外向内呈波浪式扩散，最终形成不同类型的细胞。

Brivanlou团队对这一体系做了更进一步的研究。

今年5月，研究人员利用混合生长因子，诱导形成了“组织者”细胞。这些特殊细胞能在动物体内引导周围细胞形成从头到尾的体轴。

不过，14天规则在一定程度上限制了科学家，使他们无法见证人体组织者细胞的活动。

面对人体胚胎研究伦理和技术的双重限制，Brivanlou只能把假定的人体组织者细胞群嫁接到发育中的鸡胚胎上，并观察嫁接的细胞群如何引导鸡细胞发育出第二套鸡神经系统。

不断发展

研究人员在破解后期发育阶段方面也取得了不小的进展，而大部分进展得益于组织染色和成像技术的提高。

在2016年《科学》发表的一份报告中，荷兰阿姆斯特丹大学学术医学中心的研究人员将15000 个各类组织的切片进行了数字化处理。

随着技术的不断改进，科学家希望可以更深入地理解人体发育，揭示出导致流产和出生缺陷的原因。

对胚胎早期发育的进一步关注也引发了更加激烈的伦理争论。

Zernicka-Goetz和 Brivanlou的延时实验让重新权衡“14天规则”利弊的声音再次出现。

5月，莱斯大学贝克健康与生物科学研究所举办的一场会议邀请了30位美国科学家、伦理学家和其他领域专家，共同探讨是否应该以及如何调整14天规则。

有与会专家表示，14天规则应该保留，同时允许特殊情况下破例。

随着这方面的研究结果不断涌现，技术进步让科学家既欣喜又不安。Johnston认为两种情绪都值得重视。

“惊奇和敬畏让我们无时不谨记这是人类最初的样子，让我们无刻不警醒这不仅仅是普通细胞。”她说。

（鲁亦编译）

《中国科学报》 (2018-08-28 第3版 国际，原题《当人体胚胎遭遇“14天规则” 新技术为人类发育研究带来突破性见解与伦理问题》)

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