独家丨挑战伦理!日本为什么要制造“杂交鼠人”

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撰文/汪晓青

日本可能很快会出现一种疯狂的人与老鼠的杂交体:人鼠杂交人。

目前这个有可能挑战人类伦理的疯狂杂交鼠人,已长成了至少一个月大的胚胎。7月24日,日本一个研究小组获得日本政府的批准与资金支持,这项实验主要内容就是计划将人类细胞移植到动物胚胎内,并将动物胚胎移入代孕动物的子宫中孕育。让人震惊的是,这次日本的科学家将人类细胞植入了一只大鼠和小鼠的胚胎。

这一计划负责人是日本干细胞科学家中内启光,他带领的是日本东京大学和美国斯坦福大学的研究团队。具体来说,就是在小鼠和大鼠胚胎中培养人类细胞,然后将这些胚胎移植到代孕动物中。这一团队的最终目标,是培养出具有人类细胞和器官的动物,而这些制造出来的器官,将在需要的时候可以移植到那些患有癌症、或者需要移植器官的人体内。通俗的说,他们试图将动物身体变成培育人类器官的农场,最重要就是心脏和肺。

美国贝勒医学院的神经科学教授罗纳德(Ronald Parchem)撰文认为:“这个项目具有巨大的潜力,可以帮助许多患有癌症或者其他疾病,需要不同类型的组织或器官置换的人。前提是如果这一切不违犯人类基本伦理与道德。”但随着这项研究的进行,其他科学家与媒体则对此表达了不同意见,更多的批评集中于可能会出现的科学和伦理问题。

日本为什么要制造杂交鼠人

其实,日本政府也知道,搞人与动物杂交的胚胎并不新鲜,但这项技术并不成熟,而且一直饱受道德准则的拷问。

日本法律虽然允许展开此类研究,但自2015年以来,国立卫生研究院已暂停为此类工作提供资金。直到今年3月,日本政府对类似实验的态度还很消极,明确禁止含有人细胞的动物胚胎生长超过14天,也禁止将此类胚胎移植到代孕动物的子宫中。然而,不知出于何种考虑,日本教育科学省当月又发布了更新的指导方针,允许在动物体内培育据有人类细胞的胚胎,用以加强利用动物培育移植用人体器官的相关研究。

以前,由于受到资金限制和政策,中内启光不得不前往美国进行实验研究,美国陆军为他的项目资助了140万美元。2017年,他们创造了186个人与猪的杂交胚胎,后来研究方向又转为人与绵羊的杂交。根据公开记录,所有他们制造的生物发育了28天后遭摧毁。

这次,中内启光说,他会相对缓慢地展开项目,走一步,看一步,在一段时间内不会试图让任何杂交的胚胎发育足月。最初,他计划培养杂交的小鼠胚胎,直到14.5天。这时,动物的器官已大部分形成,而且几乎已经足月。他还将在大鼠身上做同样的实验,把杂交品种培育到大约15.5天。之后,中内启光计划向政府申请批准,在猪身上培育杂交胚胎,最长存活到70天。

日本札幌北海道大学的科学政策研究员石井哲也说:“此类试验需谨慎逐步进行,因为公众随时可能对此类实验提出质疑,这种对话本身就令人感到焦虑和担忧。

一些生物伦理学家担心,植入动物体内的人类细胞,有可能会偏离目标器官,转而进入动物的大脑进行发育,进而影响动物的认知。对于这一问题,中内启光解释说,在技术上,他们正尝试更有针对性的促成某些器官的发育,目前尝试的是胰腺。

目前,中内启光和其他科学家的实验策略是,使目标动物缺少生成胰腺的某条特定基因,用人类基因代替缺陷基因而促进胰腺成熟。这条替代基因名为iPS,又称人类诱导多能干细胞,它是被重新编程的已经类似胚胎状态的细胞,几乎可以生成所有类型细胞。2017年中内启光团队的报告记载说,他们将小鼠的iPS细胞注射到无法产生胰腺的大鼠胚胎中,大鼠形成了完全由小鼠细胞生成的胰腺。再将胰脏移植回患糖尿病的病鼠体内,试验胰脏成功的控制了大鼠的血糖水平,有效治愈了糖尿病鼠。

然而要使人类细胞在其它物种上生长发育,难度会比鼠类之间的培育难度系数高很多。2018年,中内启光团队在奥斯汀举行的美国科学促进会会议上宣布,他们已将人类iPS细胞放入绵羊胚胎的胰腺中。但是杂交胚胎生长了28天,只包含很少的人类细胞,也没有类似器官的东西生成。中内启光说,这可能是由于人类与绵羊之间的基因排序相差甚远。日本政府的支持将使他能致力于够解决这一问题。他将在不同的阶段对iPS细胞进行实验,并尝试不同的经过基因修饰的iPS细胞,以确定到底是什么限制了人类基因在动物胚胎中的生长。

疯狂杂交人:半人半兽试验的世界竞赛

随着日本这一鼠人杂交体的出现,再次揭示了一个事实:世界各地的实验室里,科学家们正在展开研究半人半兽杂交体的科学竞赛,这听起来像是科幻或者犯罪小说里的东西,但将人类与动物的DNA结合,培养出杂交生物并非不切实际的科学幻想,而且科学家们已经多次做过这种事。

这一事实正在不得不迫使人们考虑一些从未遇到过的道德问题。科学家当然会说,他们创造半人类动物的初衷,只为了做些好事,或者实现一项科学突破,但是,在人们尚未确定人类与动物之间的全部伦理和生物学术界限之前,他们必须面对一个悬而未决的现实:这些生物究竟是变异动物,还是另一种人类的开始?

从技术角度上说,没有道德障碍,在动物体内培养人类器官的场景根本不是小说情节。早在1967年,某国科学家便创造出人与黑猩猩的杂交物种,若不是因为被当局及时叫停,几乎已经成功了。当时两位科学家,将黑猩猩卵子与人类精子结合。他们的目的是创造一只进化程度更高的黑猩猩,大脑更大,嘴巴更宽,能说话,更接近人类。

2004年,在美国明尼苏达州著名的梅奥诊所(Mayo Clinic),科学家将人类干细胞注射入猪胎儿体内,并成功地创造出第一只半人血缘的猪,在提炼杂交猪的DNA时发现,其中有人类的DNA,猪的DNA,也有混合DNA。这是科学家首次在活生物体内发现这种融合细胞,这一发现可能对异种移植(在人类体内使用动物组织和器官),甚至艾滋病毒等疾病的起源研究产生严重影响。

2009年,俄罗斯和白俄罗斯科学家对山羊进行了基因改造,生产出接近人类的母乳。虽然生产出的羊奶并非100%的人类母乳,但其中含有60%的溶菌酶和乳铁蛋白,这些都是人类母乳的特征。他们不是唯一这样做的科学团队。而据称,全世界各地公开或未公开的半人半兽试验,至少有近百起。

甚至有媒体在权威的《自然》杂志上公开质疑,可能有许多试验室,并没有将那些需要在足月前的人兽杂交体销毁,甚至做为一个新的物种,生存了下来。

而这才是值得人类忧虑的未来。

器官移植的未来来源?

除了制造混杂生物这一极具道德挑战性的实验目的外,更多实验是瞄准生成人类器官,即创造能够长出人类器官或组织的动物,这些器官或组织完全由人类细胞构成,因此可作为器官移植的来源。

2010年,西班牙索尔克研究所制造出一个具有几乎完全与人类一样肝脏的小鼠,研究人员继而向小鼠注射仅会影响人类和黑猩猩的疟疾,乙型和丙型肝炎等疾病。过去,研究人员只能在黑猩猩身上展开这些疾病的动物检测,他们希望,如果能够对小鼠展开实验,把这些器官应用到患癌症以及其他需要器官移植的患者身上,可以避免动物保护组织一些抱怨。

2011年,科学家将人类肛门括约肌移植到了小鼠身上,并对小鼠的括约肌进行了生物工程改造,使它们与人类的神经和肌肉完美结合。最终研究人员很高兴地看到,括约肌会在植入动物体内时产生了血液供应,并与小鼠其余肌肉融合。小鼠甚至可以自然的放松和收缩它们。 科学家们这么做,是希望通过实验找到一条路径,让患者使用自己的皮肤和神经细胞,制造可以替代的肛门括约肌。

技术上讲,现在最著名的人兽杂交动物实验,并不是创造了一个人兽杂交的物种,而是1997年,哈佛大学和麻省理工学院的一个科研团队,他们将一个人耳形状的脚手架置于小鼠体内,脚手架由生物降解材料制成,进而被小鼠缓慢吸收,从而在小鼠背上形成一个实际的耳朵,具备软骨和耳垂。理论上讲,这个耳朵可以通过外科手术取下来,并移植到需要重建耳朵的人体上。

人与兽之间的界限?

最为生物伦理学家质疑的一项实验,是2014年,科学家在小鼠大脑中植入数百万人类细胞。这一做法被认为跨越了人兽之间的界限。

研究人员用几乎全部人类脑细胞代替小鼠脑细胞,仅保留原始的一些神经元,一年之内,人体细胞就几乎完全占据小鼠大脑,每只杂交鼠的大脑中都有大约1200万个人体细胞在工作。科学家对老鼠进行了测试。在他们的主要实验中,研究人员在用电击攻击小鼠之前发出了噪音。然后,科学家们测量了下一次听到噪音时老鼠的反应。结果发现,这些改良小鼠的记忆力是正常小鼠记忆力的四倍。实验人脑小鼠的团队承认,在进行人兽杂交的实验时,确实存在一些伦理道德问题,但他们没有使用更高级的生物比如猴子做实验,因而没有越界。

然而,耶鲁大学却做了所谓越界的事。2007年,耶鲁大学实验室将少量人类神经干细胞植入5只猴子体内,用于观察其如何影响帕金森综合症。所有患病的猴子都可以走路,进食和运动,比以前更好。他们的震颤问题明显减少,而且都没有患肿瘤,也没有显示存在任何毒副作用。可以说在医学上,这一结果非常积极。然而进入伦理层面来说,一旦植入的人类神经够多,是否会影响实验猴子的行为习惯呢?谁也不知道。

事实上,上述这些实例所设计的都是一种叫做胚胎嵌合技术的东西,早已有之。出于科研目的,各种人兽以及不同动物的胚胎嵌合体也层出不穷,只不过和所有的胚胎试验一样,出于安全风险和伦理限制,世界各国政府都明令禁止含有人类细胞的动物胚胎存活超过14天,更严令禁止将嵌合胚胎移植到代孕子宫中让其降生。

美国曾明文规定,联邦政府资金不能用于制造人类和猴子的杂交胚胎。据曾参与索尔克研究所人-猪胚胎嵌合体研究的加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)的兽医研究员 Pablo Ross 说,“我一直认为,用灵长类动物来做实验毫无意义。一般来说,它们都很小,而且需要很长时间才能发育。” Ross 认为,使用灵长类动物,可能是因为科学家脑子里或许有更多的基础科学问题,“将人类细胞注入猴子胚胎,可以解决进化距离和物种间障碍的问题。”正因如此,日本干细胞科学家领衔推进的这项实验得到了日本政府的资金支持,这就显得格外引人瞩目与担心了。

美国得州西南医学中心研究人类与动物嵌合体的吴军(音译)表示,在基因排序差异过大的物种之间实现杂交培育难度太大,比如妄图将人类基因植入猪或者羊,人类基因很快就会被这些物种的基因排除掉。他说,要完成这一任务,必须清晰了解生物分子基础,并找到克服基因排异的策略。

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