在科学上,没有什么比人兽杂交更让人害怕的了。这些半人半动物的胚胎问世,改变了我们对“人类”的理解。

从理论上讲,如果长到足月,嵌合体将成为替代人体器官的无尽资源。它们是人类发育早期阶段的一扇窗户,让科学家们能够探索精子与卵子相遇后最初12天的奥秘。它们可以帮助绘制出我们的大脑是如何构建它们的早期结构的,潜在地解决了一个古老的问题:为什么我们的神经网络如此强大——它们的线路是如何出错的。

所有这一切的麻烦?胚胎是人类的。人体心灵或肝脏在动物内部生长的想法可能是icky,但可容忍的一些。人神经元在杂交胚胎内制作一个大脑 - 可能导致意识 - 是一种恐怖情景。多年来,科学家通过将人体细胞与大鼠和猪混合,与我们在进化术语中相对较远的大鼠和猪来调情道德界限,以减少精神上“人源化”嵌合体的机会。

本周,科学家越过一条线。

在一项研究中由Juan Carlos Izpisua Belmonte博士领导,在Salk生物学研究所突出的干细胞生物学家,该团队报告了人类的第一个审查案例 -猴子杂交胚胎。

撇开反射性战栗不说,这项研究是一项技术革新。科学家们能够观察杂交胚胎在子宫外发育20天,比以往任何尝试都要长得多。把时间线放在上下文中,这大约是猴子妊娠期的20%。

尽管100次尝试中只有3次活过了这一阶段,但存活的胚胎中含有的人类细胞数量高得惊人——约占整个细胞总数的三分之一。如果能够进一步发展,这些人类的贡献理论上可以形成人猴胎儿身体的生物结构,甚至可能形成大脑。

我怎么强调都不够:技术还没有带来猿的行星生命。严格的规定也禁止在最初几周内培育嵌合体胚胎。值得注意的是,Izpisua Belmonte与中国的实验室合作,中国的伦理法规比美国少得多。

但是这条线已经过了,而且没有回去。这是他们所做的,为什么他们做到了,以及证明 - 或限制类似测试的原因。

他们做了什么

该团队制造人猴胚胎的方法与之前尝试制造半人嵌合体的方法相似。

事情是这样的。他们使用了去编程或“还原”的人类干细胞,称为诱导多能干细胞(iPSCs)。这些细胞通常从皮肤细胞开始,经过化学处理后恢复到干细胞阶段,重新获得生长成几乎任何类型的细胞的超能力:心脏、肺、大脑……你懂的。下一步是准备猴子的成分,一个受精和健康的猴子蛋,在培养皿中发育六天。此时,胚胎已经准备好植入子宫,这就开启了整个发育过程。

这是嵌合刺刀进入的地方。使用小针,团队用25例人类细胞注入每个胚胎,并少日婴儿。“直到最近,实验将结束那里,”写道Drs。汉克·格里利和妮塔·法拉哈尼,两位杰出的生物伦理学家,他们撰写了一份伴随的专家报告,但没有参与这项研究。

但这个团队走得更远。利用生物学技巧,胚胎像在子宫里一样附着在培养皿上。人类细胞在人工“植入”后存活了下来,而且令人惊讶的是,它们在物理上倾向于聚集在一起,远离猴子细胞。

这种奇怪的分离现象让研究小组进一步探索了为什么人类细胞与其他物种的细胞不能和谐相处。使用一个大数据方法,团队侦察了人类细胞中的基因如何与他们的猴子主持人谈话。该团队表示,令人惊讶的是,将人类细胞添加到猴胚中,从根本上改变了两者。而不是每种表现,因为它们在正常环境中,这两个细胞相互影响,即使在物理分离。例如,人体细胞调整了猴子细胞的生化信使 - 以及围绕那些细胞的“Goop” - 用来互相交谈。

换句话说,与油和水形成鲜明对比,人和猴细胞似乎沟通和改变了另一个生物学,而不需要太多的外部搅拌。人类社会疾病的人性能斯康语开始表现得更像猴子细胞,而猴胚胎变得稍微变得稍微变得更加人性化。

好的,但为什么?

团队为猴子混合的主要原因而不是“更安全”的猪或大鼠替代品,是因为我们对猴子的相似之处。随着作者认为,在进化术语中的基因上“更接近”使得更容易形成嵌合体。反过来,所得胚胎还可以研究早期人类发展和构建人体组织和器官进行更换。

“从历史上看,人类动物嵌合体的产生效率低,”Izpisua Belmonte说。“在人类和非人类灵长时代的一代嵌合体内的一代沿着进化时间表比所有先前使用的物种更密切地与人类相关的物种,将使我们能够更好地了解是否存在对嵌入式生成的进化施加的障碍,如果有的话我们可以克服它们的任何手段。“

一个有争议的未来

这个论点对某些人来说没有说服力。

就器官移植而言,与猪相比,猴子是非常昂贵的(而且认知能力更强)捐赠者,后者一直是器官移植的主要研究宿主越来越多的人体器官。虽然很难通过基因工程来满足人类的需求,但猪作为器官“捐赠者”更被社会所接受——我们中的许多人对吃火腿或其他食物都不以为意培根——然而从猴子身上提取类人组织的概念是非常不舒服的。

一个human-monkey混合对学习神经发育来说特别有用,但直接用“动物脑中的人体细胞”问题。即使这样的胚胎是不是从足月开始,很难想象有谁会准备好研究一个有可能存活的动物胎儿的大脑,并将人类细胞连接到其神经网络中。

还有“大锤”方面的研究方面使科学家畏缩。“将细胞直接移植到特定地区,或[动物的器官]允许研究人员预测细胞可能整合的地点和方式,”希拉哈尼群岛说。这意味着它们可能能够预测被注入的人体细胞最终在“镗孔”区域中,如胆囊,或更为“敏感的”区域,如脑。但是,通过目前的技术,我们不确定人类细胞最终迁移到并增长。

然而,尽管因因素,但人类猴胚胎规避了使用中止组织进行研究的伦理饼干。这些杂交胚胎可能将最接近的模型呈现给早期人类发展,我们可以在没有浸入堕胎辩论中获得的。

在他们的评论中,Greely和faraany提出了四个主要方面的考虑,然后才继续这个有争议的领域。首先也是最重要的是动物福利,这“对非人类灵长类动物尤其如此”,因为它们在心理上与我们很接近。还需要获得人体捐赠者的同意,这是注射iPSCs的基础,因为有些人可能对这种努力本身感到不舒服。就像器官捐赠者一样,人们需要被充分告知。

第三和第四,公众讨论是绝对必要的,因为人们可能会强烈反对将人体组织或器官与动物混合的想法。目前,人猴胚胎的寿命很短。但随着技术的进步,基于之前对其他嵌合体的类似实验,这项冒险的下一步是将胚胎移植到活体动物宿主的子宫中,以培养它进一步生长。

就目前而言,这是人猴胚胎的红线,而这项技术尚未实现。但如果惊喜CRISPR婴儿它教会了我们任何东西,那就是作为一个社会,我们需要阻止,但要做好准备,一个孤独的狼愿意跨越界限,那就是,把半人半动物的胚胎带到足月。

“我们必须开始考虑这种可能性,”格里利和法拉尼说。通过这项研究,我们知道“那些未来的实验现在至少是可行的。”

图片来源:一个人猴嵌合体胚胎,由昆明理工大学的姬维智拍摄

Shelly Xuelai Fan是一个神经科学家转向科学作家。她在不列颠哥伦比亚省大学的神经科学中完成了博士学位,在那里她开发了新的神经变性治疗方法。在研究生物脑的同时,她对AI和所有东西都很着迷。毕业后,她搬到了UCSF,研究了恢复老年大脑的基于血液的因素。她是 ...

跟雪莉: