美國《麻省理工學(xué)院技術(shù)評論》近日將“人造胚胎”技術(shù)選入２０１８年“全球十大突破性技術(shù)”，并刊文說，如果將來能合成體外人類胚胎，“對科學(xué)家來說將是一個(gè)‘福利’，有助于弄清（胚胎）發(fā)育早期的情況”。

有研究人員在２０１７年培育出近似小鼠胚胎的結(jié)構(gòu)體。其所用方法是否適用于合成人類胚胎？專家認(rèn)為，“人造胚胎”技術(shù)尚處起步階段，體外培養(yǎng)人類胚胎短期內(nèi)在技術(shù)和倫理上都難以實(shí)現(xiàn)，而合成“胚胎”的應(yīng)用遠(yuǎn)景將主要在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

“人造胚胎”是否屬于胚胎

英國劍橋大學(xué)教授瑪格達(dá)萊娜·澤爾尼卡－戈茨領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)２０１７年在美國《科學(xué)》雜志上發(fā)文說，他們用小鼠胚胎干細(xì)胞和滋養(yǎng)層干細(xì)胞，再結(jié)合細(xì)胞外基質(zhì)和一個(gè)３Ｄ生物支架，在實(shí)驗(yàn)室培育出一個(gè)主要特性近似小鼠胚胎的結(jié)構(gòu)體。

這項(xiàng)重要進(jìn)展再次讓“人造胚胎”成為熱議話題。

中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院研究員景乃禾接受新華社記者采訪時(shí)表示，“人造胚胎”的提法并不十分準(zhǔn)確，澤爾尼卡－戈茨團(tuán)隊(duì)是利用不同類型小鼠干細(xì)胞體外“合成”了一個(gè)類似胚胎的結(jié)構(gòu)體，學(xué)界另一種表述“合成胚胎”更確切。

景乃禾介紹，目前全球很多干細(xì)胞團(tuán)隊(duì)所做的工作都是研究用干細(xì)胞體外合成的“胚胎”著床前的發(fā)育情況，這個(gè)階段的“胚胎”比較容易通過體外培養(yǎng)獲得，到著床后子宮環(huán)境就很難模擬了。小鼠卵細(xì)胞著床時(shí)間點(diǎn)是受精后約４．５天，而英國科研團(tuán)隊(duì)將合成小鼠“胚胎”培養(yǎng)時(shí)間推進(jìn)到５．５天，也就是體外模擬了一段著床后發(fā)育情況，直到原腸胚形成階段。

體外培養(yǎng)的近似“胚胎”結(jié)構(gòu)體能否與真正的胚胎相提并論？學(xué)界對此仍存爭議。澤爾尼卡－戈茨團(tuán)隊(duì)已檢測到合成小鼠“胚胎”有十幾個(gè)基因的表達(dá)與體內(nèi)胚胎一致。但景乃禾認(rèn)為，這不足以證明“合成胚胎”跟體內(nèi)胚胎是一回事，需要通過全部的基因表達(dá)來確認(rèn)。此外，研究人員也不確定，擺脫子宮之后的“合成胚胎”究竟能發(fā)育到哪個(gè)階段。

美國得克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心助理教授吳軍接受采訪時(shí)說，盡管實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的“合成胚胎”形態(tài)上與真正的胚胎非常近似，但它們畢竟暴露在與體內(nèi)胚胎完全不同的環(huán)境中，用基因轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳分析等手段，很容易就能發(fā)現(xiàn)它們在分子層面與真正胚胎的巨大差別。

合成人類胚胎難在何處

目前，國際上對人類胚胎研究的倫理共識是，體外培養(yǎng)的人類胚胎發(fā)育時(shí)間不能超過１４天。美國洛克菲勒大學(xué)教授阿里·布里萬盧的實(shí)驗(yàn)室與澤爾尼卡－戈茨的團(tuán)隊(duì)２０１６年曾分別在英國《自然》和《自然·細(xì)胞生物學(xué)》雜志上介紹研究成果，用合成小鼠“胚胎”的類似方法，將人類“胚胎”在培養(yǎng)皿內(nèi)的發(fā)育時(shí)間提升到接近１４天的“紅線”。

“發(fā)育到１４天時(shí)人類胚胎剛著床，過了這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，胚胎被認(rèn)為進(jìn)入原腸胚階段，可以被看成一個(gè)獨(dú)立個(gè)體，因此不允許再往下做了?！本澳撕陶f。

吳軍認(rèn)為，即使沒有倫理限制，技術(shù)上合成穩(wěn)定的人類“胚胎”短期也難以實(shí)現(xiàn)。截至目前，科學(xué)家還無法獲得全部與合成小鼠“胚胎”相應(yīng)類型的人類干細(xì)胞。例如，科學(xué)家還無法在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)出穩(wěn)定人類滋養(yǎng)層干細(xì)胞——這是合成小鼠“胚胎”實(shí)驗(yàn)所需的重要干細(xì)胞類型。

“全球?qū)τ凇铣膳咛ァ难芯恐荒苷f是剛起步，”景乃禾說，現(xiàn)階段工作還處于細(xì)胞水平，未達(dá)到分子水平，還需要一個(gè)長期積累過程。

據(jù)他介紹，目前國際上在這一領(lǐng)域處于領(lǐng)先的，除了澤爾尼卡－戈茨和布里萬盧的團(tuán)隊(duì)，還包括美國斯隆—?jiǎng)P特林癌癥研究所一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。在國內(nèi)，中國科學(xué)院院士周琪領(lǐng)導(dǎo)的中科院“干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)自２０１１年啟動(dòng)以來支持了該領(lǐng)域的許多研究，在國際上獲得一定話語權(quán)。

合成“胚胎”意義何在

如果暫時(shí)還無法合成真正的胚胎，那么“人造胚胎”技術(shù)有何意義？吳軍介紹說：“利用人類干細(xì)胞體外培育類似早期人類胚胎的結(jié)構(gòu)，有助于我們理解受精卵植入子宮后早期發(fā)育狀況，目前我們對此還所知甚少。”

澤爾尼卡－戈茨曾對媒體說，很多妊娠失敗是在胚胎發(fā)育１４天后的階段出現(xiàn)，對這一階段認(rèn)識越深，就越能理解什么原因會導(dǎo)致妊娠失敗，她因此呼吁放寬對人類胚胎研究的限制。

景乃禾認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)室合成“胚胎”技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)景主要體現(xiàn)在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。很多疾病的患者需要接受心臟、肝臟等臟器的移植，如果將來對胚胎發(fā)育的體內(nèi)調(diào)控機(jī)制足夠了解，可以通過體外模擬胚胎發(fā)育過程中某些器官的發(fā)育環(huán)境在體外“重建”一個(gè)器官用于移植。

將來要在“合成胚胎”領(lǐng)域進(jìn)一步突破，景乃禾認(rèn)為，難點(diǎn)一方面是如何更好地模擬子宮環(huán)境，繼續(xù)延長合成小鼠“胚胎”在體外培養(yǎng)的時(shí)間；另一方面是把合成“胚胎”和體內(nèi)胚胎對應(yīng)組織的細(xì)胞提取出來，通過全基因組轉(zhuǎn)錄分析等手段比較，以確認(rèn)它們的基因表達(dá)是否完全一致。