美國《麻省理工學院技術評論》近日將“人造胚胎”技術選入２０１８年“全球十大突破性技術”，并刊文說，如果將來能合成體外人類胚胎，“對科學家來說將是一個‘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構體。其所用方法是否適用于合成人類胚胎？專家認為，“人造胚胎”技術尚處起步階段，體外培養(yǎng)人類胚胎短期內(nèi)在技術和倫理上都難以實現(xiàn)，而合成“胚胎”的應用遠景將主要在再生醫(yī)學領域。

“人造胚胎”是否屬于胚胎

英國劍橋大學教授瑪格達萊娜·澤爾尼卡－戈茨領銜的團隊２０１７年在美國《科學》雜志上發(fā)文說，他們用小鼠胚胎干細胞和滋養(yǎng)層干細胞，再結合細胞外基質(zhì)和一個３Ｄ生物支架，在實驗室培育出一個主要特性近似小鼠胚胎的結構體。

這項重要進展再次讓“人造胚胎”成為熱議話題。

中國科學院上海生命科學研究院研究員景乃禾接受新華社記者采訪時表示，“人造胚胎”的提法并不十分準確，澤爾尼卡－戈茨團隊是利用不同類型小鼠干細胞體外“合成”了一個類似胚胎的結構體，學界另一種表述“合成胚胎”更確切。

景乃禾介紹，目前全球很多干細胞團隊所做的工作都是研究用干細胞體外合成的“胚胎”著床前的發(fā)育情況，這個階段的“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。小鼠卵細胞著床時間點是受精后約４．５天，而英國科研團隊將合成小鼠“胚胎”培養(yǎng)時間推進到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”結構體能否與真正的胚胎相提并論？學界對此仍存爭議。澤爾尼卡－戈茨團隊已檢測到合成小鼠“胚胎”有十幾個基因的表達與體內(nèi)胚胎一致。但景乃禾認為，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來確認。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)育到哪個階段。

美國得克薩斯大學西南醫(yī)學中心助理教授吳軍接受采訪時說，盡管實驗室培養(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)育時間不能超過１４天。美國洛克菲勒大學教授阿里·布里萬盧的實驗室與澤爾尼卡－戈茨的團隊２０１６年曾分別在英國《自然》和《自然·細胞生物學》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)育時間提升到接近１４天的“紅線”。

“發(fā)育到１４天時人類胚胎剛著床，過了這個時間點，胚胎被認為進入原腸胚階段，可以被看成一個獨立個體，因此不允許再往下做了?！本澳撕陶f。

吳軍認為，即使沒有倫理限制，技術上合成穩(wěn)定的人類“胚胎”短期也難以實現(xiàn)。截至目前，科學家還無法獲得全部與合成小鼠“胚胎”相應類型的人類干細胞。例如，科學家還無法在實驗室培養(yǎng)出穩(wěn)定人類滋養(yǎng)層干細胞——這是合成小鼠“胚胎”實驗所需的重要干細胞類型。

“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)階段工作還處于細胞水平，未達到分子水平，還需要一個長期積累過程。

據(jù)他介紹，目前國際上在這一領域處于領先的，除了澤爾尼卡－戈茨和布里萬盧的團隊，還包括美國斯隆—凱特林癌癥研究所一個實驗室。在國內(nèi)，中國科學院院士周琪領導的中科院“干細胞與再生醫(yī)學研究”戰(zhàn)略性先導科技專項自２０１１年啟動以來支持了該領域的許多研究，在國際上獲得一定話語權。

合成“胚胎”意義何在

如果暫時還無法合成真正的胚胎，那么“人造胚胎”技術有何意義？吳軍介紹說：“利用人類干細胞體外培育類似早期人類胚胎的結構，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)，對這一階段認識越深，就越能理解什么原因會導致妊娠失敗，她因此呼吁放寬對人類胚胎研究的限制。

景乃禾認為，實驗室合成“胚胎”技術的應用遠景主要體現(xiàn)在再生醫(yī)學領域。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”一個器官用于移植。

將來要在“合成胚胎”領域進一步突破，景乃禾認為，難點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)的時間；另一方面是把合成“胚胎”和體內(nèi)胚胎對應組織的細胞提取出來，通過全基因組轉錄分析等手段比較，以確認它們的基因表達是否完全一致。