人体器官培育,人类真的可以在其他动物身上“种植”我们需要的器官吗?
据英国《自然》杂志网站近日消息,一项利用动物培育人体器官的研究项目首次获得日本政府支持。这项研究引起了广泛的争议。虽然最终可能为人体器官移植提供新的来源,但异种移植仍然需要克服道德和技术障碍。
此前,日本禁止含有人类细胞的动物胚胎生长超过14天,并禁止将这些胚胎移植到代孕子宫。然而,今年3月,日本文部科学省制定新规,允许在动物体内培养人体器官。根据这一新规定,来自日本东京大学和美国斯坦福大学的著名生物学家中内凯光的实验计划获得批准。
中内广漆计划将人类诱导多能干细胞(iPS细胞)植入小鼠和大鼠胚胎,并将胚胎植入实验动物体内。他们的最终目标是在动物身上培养可用于移植的人体器官。
中内凯光说,他会慢慢推进这个实验:首先将杂交小鼠和大鼠胚胎分别培养到14.5天和15.5天,然后他申请在猪身上培养杂交胚胎,最长70天。
然而,一些生物伦理学家担心,人体细胞可能会偏离待开发的靶器官,进入正在发育的动物大脑,从而影响其认知能力。
Kaiguang Nakauchi表示,他们在实验设计中已经考虑到了这些问题。他说:“我们正在尝试进行有针对性的器官生成,这样细胞就只能到达胰腺。”
具体来说,研究人员将首先修改实验鼠受精卵的基因,使其不能正常生成自己的胰腺和其他器官;然后将人类iPS细胞植入受精卵中,培养出含有人类细胞的动物胚胎“动物集合胚胎”;然后再移植回实验鼠的子宫。研究人员预计,实验鼠的胎鼠长大后将拥有由人类iPS细胞形成的胰腺。
2017年,Kaiguang Nakauchi和他的同事报告说,将小鼠iPS细胞注射到不能产生胰腺的大鼠胚胎中。大鼠的胰腺完全由小鼠细胞组成。该小组将胰腺移植回老鼠体内。结果,这个器官可以控制血糖水平,有效治愈小鼠的糖尿病。
但是要让人类的细胞在另一个物种身上生长并不容易。在德克萨斯州奥斯汀举行的美国科学促进会2018会议上,中国凯光团队表示,他们已经将人类iPS细胞植入绵羊胚胎,但生长了28天的杂交产品只含有很少的人类细胞,不像器官。中内凯光说,这可能是因为人和羊的基因距离。
在德克萨斯大学西南医学中心研究人与动物间嵌合体的吴俊表示,利用猪、羊等远缘物种来培育人-动物胚胎是没有意义的,因为人类细胞会在早期从宿主胚胎中被淘汰。“了解分子基础,制定克服这一障碍的策略,将是推动这一领域发展的必要条件。”吴说。
中内凯光表示,日本政府的批准将使他能够解决这一问题。他将在不同阶段对iPS细胞进行实验,并尝试使用一些转基因iPS细胞来确定是什么限制了人类细胞在动物胚胎中的生长。