當實驗室里的人類胚胎長出心臟，是進步還是災難

2021-09-06 19:52

來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

當實驗室里的人類胚胎長出心臟，是進步還是災難原創蘇北佛樓蜜虎嗅APP

出品丨虎嗅醫療組

作者丨蘇北佛樓蜜

題圖丨電影《2001太空漫游》

5月之前，在數次輪回的第13天，科學家阿里·布里凡（Ali Brivanlou）面臨著一項痛苦的任務，13天前剛剛解凍了幾十個人類胚胎，將它們放入單獨的培養皿中觀察發育最初階段的成長情況，這是全世界少數研究人員才能擁有的經歷，如今，他知道這一切必須結束。

這些胚胎很快就會觸碰“14天規則”，這是一個國際共識，即人類胚胎應該在實驗室中培養和成長到受精后14天，第14天大約是原始條紋出現的時間，出現原始條紋標志著胚胎開始分化成各種各樣組織。

“這是我一生中不得不做出的最艱難的決定之一，但現在是停止這項實驗的時候了。”在第13天，研究小組將胚胎從培養皿底部剝離并冷凍起來，來遏制下一步發育。“我們不知道在那之后會發生什么。”

《自然》最新發布的文章記錄著他尋找答案的經過。

14天，生命的分界

今年5月，國際干細胞研究協會（ISSCR）發布了新的指導方針，放寬了14天的規定，消除了硬性障礙。雖然世界上只有少數實驗室完善了培養人類胚胎至14天所需的技術，但科學正在迅速發展。放寬后，合法國家的實驗室向監管機構申請許可，繼續進行超過14天的研究。

這種研究可以揭示在人類發育過程中，在胚胎通常植入子宮后（受精后一周左右）會發生什么。此時胚胎開始經歷 “胚胎發育 ”的階段（大約在第14天至22天之間），身體的主要結構逐漸產生，也給器官生成奠定了基礎。

基于此，科學家可以更好地理解流產和許多先天性出生缺陷產生的原因，其中還藏著細胞如何分化為組織和器官的線索，這可能會促進再生醫學的發展。昆明科技大學的胚胎學家李天慶說，“中國的部分研究人員也正在討論是否要改變國家政策，目前也規定14天的截止日期。”

反對的聲音同樣存在，發育生物學家納奧米·莫里斯（Naomi Moris）說：“我對將人類胚胎作為一個研究系統持謹慎態度。”

作為規避邊界的一種方式，研究人員在過去五年中開發了一系列的人類胚胎模型，其中大多數是由干細胞的混合物形成的。這些模型模擬了早期發育的多個階段，可以不使用接受體外受精(IVF)的人類胚胎。到目前為止，14天規則并不適用于這些胚胎模型。

隨著它們變得更加復雜，有可能形成可識別的結構，甚至是器官，合成胚胎也進入了倫理的灰色地帶。

受精十天后實驗室培養的人類胚胎，顯示將成為胎兒的細胞呈紫色。圖片來源：劍橋大學

14天規則最早于1979年提出，當時試管嬰兒技術出現，人類胚胎首次在體外存在，到2006年，14天規則已在研究界牢固確立。

該準則已被世界各地的研究人員接受，一些國家，如德國和奧地利，對人類胚胎進行任何研究都是非法的。還有許多國家通過法律規定了14天的限制，如英國、中國、日本、澳大利亞和加拿大。在少數地方，包括美國和以色列，有指導方針，但沒有法律禁止或限制人類胚胎研究，但研究不能得到聯邦政府的資助。

ISSCR指南的上一次更新是2016年，在兩個研究小組發表突破性成果之前。

英國劍橋大學在2013年開始了對人類胚胎超過7天的培養的探索。該小組想了解在囊胚或“細胞球 ”階段之后會發生什么，他們掌握了正確的激素和生長因子配方，在2016年將人類胚胎培養到第12-13天。

科學家想要回答一個問題，基因如何在胚胎的細胞中表達？在迄今為止最大的人類胚胎研究之一中，科學家分析了16個在實驗室中發育的胚胎的4820個單細胞，單細胞RNA測序顯示，當胚胎細胞從全能性（仍可成為體內任何細胞）過渡到多能性（一種更加分化的狀態）時哪些基因會關閉，哪些基因會開啟？這項研究首次揭示了支撐人類發育的部分機制。

處理動物胚胎的研究人員已經將它們培養到了相當于14天的發育期，這可能為人類胚胎培養的類似進展鋪平道路。3月，相關人員將小鼠胚胎在實驗室中的培養時間延長了一倍，從第5.5天到第11天（大致相當于人類的第13到30天）。

如今，小鼠胚胎的境遇將被平移到人類身上，布里凡想解開將干細胞變成第一個腦細胞的遺傳程序，還想揭示四腔心臟跳動的分子指令。這兩個事件都發生在第14天之后，解開它們的秘密或許可以理解神經發育障礙和常見先天性心臟缺陷的關鍵。

他的小組正在向他大學的監管委員會申請，將他們對人類胚胎的研究延長到第21天。在這額外的一周里，整個身體分化持續進行，脊髓、大腦、骨骼、心臟、血液、肌肉和面部的結構將分化出現。