历史性突破！不需卵子和精子就可以合成人类胚胎

导语：6月14日，英国剑桥大学和美国加州理工学院的教授Magdalena Żernicka-Goetz在美国波士顿召开的国际干细胞研究学会年会上，介绍了完全利用干细胞制造人类胚胎的突破性研究：在没有使用卵子或精子的情况下，仅通过重编程胚胎干细胞制造了合成人类胚胎。

图1 在2022年的早期实验中，用于培养合成小鼠胚胎的滚筒培养箱（图源：[1]）

该胚胎是在剑桥大学和加州理工学院的一个联合项目中研发的，这些胚胎模型都从单个胚胎干细胞生长而来，并达到了原肠胚阶段。在这个阶段，胚胎尚未分化出大脑或跳动的心脏雏形，但确实形成了胎盘、卵黄囊等卵子和精子的前体细胞。

这些模型胚胎类似于人类发育最早阶段的胚胎，可深入了解其早期发育过程并改善体外受精成功率，为遗传疾病和复发性流产的生物学原因提供一个关键窗口。然而，实验室合成胚胎不受世界上大多数国家的法律保护，这意味着在实验室使用人类胚胎时存在严重的伦理和法律的问题。

14天规则 VS 胚胎发育“黑匣子”

基因型和环境的相互作用是导致人类早期发育障碍的基础。一系列儿童和成人疾病起源于胚胎时期，包括结构性出生缺陷、神经发育障碍（包括精神分裂症）、儿童癌症、先天性免疫缺陷、不育和性别发育差异，以及许多儿科疾病。但由于我们对人类正常发育的了解有限，因此无法确定发育障碍的病因，以及母体基因型、父亲年龄和其他外部风险因素（如饮食、酒精、毒素、内分泌干扰物和病原体）产生的影响。

目前现代发育生物学的研究大多集中在模式生物上，由于实际挑战，人类的胚胎发育仍然是一个知之甚少的“黑匣子”。要获得“黑匣子”的秘密，我们需要分析胚胎发育的连续时间点，随着时间推移将定义的细胞状态映射回三维空间并进行功能表征。

但是，科学界在使用人类胚胎进行体外研究需要遵循“14天规则”伦理原则：科学研究过程中开展的人类胚胎体外研究工作，在体外培养人类胚胎的时间不得超过14天（自受精之日起计算），14天后相关研究工作必须停止，且必须销毁正在研究的人类胚胎。之所以限定14天，是因为过了这个时间节点后，胚胎就进入了原肠胚阶段，达到子宫内植入正常完成的时间，可以被看成一个独立的个体。

2021年5月，国际干细胞研究学会（ISSCR）发布更新版《干细胞研究和临床转化指南》，其中涉及人类胚胎研究“14天规则”的调整问题。该指南指出，将人类胚胎体外培养至原条形成或超过14天已存在技术可能，考虑到该研究潜在科学价值，因而呼吁各方就相关问题展开对话，并给出调整“14天规则”的程序性建议。在ISSCR看来，人类胚胎体外培养的“14天规则”已经到了需要再讨论和调整的时机。该建议很快引发国际社会学界、媒体界的广泛关注。然而，“14天规则”相关科学和伦理问题是否得到有效辩护仍值得极大怀疑。

图2 ISSCR发布的更新版《干细胞研究和临床转化指南》

支持者认为

“14天规则”本身就是一系列计算的结果，并非道德问题的实质性解决，也从来不是坚定的道德界限，而仅是务实的时间限制。随着科技发展，胚胎研究潜在科学与社会价值足以构成延长“14天规则”的充分道德证据。胚胎发育的14-28天被视为人类发育的“黑盒子”，在这窗口期会出现诸多先天性异常，比如自然流产、出生缺陷等问题。然而，当前的“14天规则”使得相关研究难以开展。因而一旦将胚胎研究的时间限制延长到28天，科学家将能更好了解早期胚胎发育过程，有助于降低流产率，提高体外受精的安全性和成功率，提升待测基因编辑等新技术的安全性。此外，延长“14天规则”同样有助于对基于干细胞的胚胎模型以及类器官等研究。

反对者认为

反对者认为：“14天规则”延长的科学与社会价值并不是“应该”延长的充要条件，因为这种基于成本分析的功利主义计算，只能表明胚胎研究的潜在价值可能超过胚胎研究的成本，并不能证明胚胎本身价值，而实际上这种价值仅仅是对社会、对现在以及未来人类的助益，而对胚胎本身并没有好处。依据“胚胎潜能说”，胚胎具有发育成人的潜能，那么14天可被视为一种道德界限，胚胎在14天之后获得道德地位。从这个角度来讲，延长“14天规则”的任何尝试将是对该道德观点的挑战，除非人们能在胚胎道德地位这一问题上达成新共识。一旦迈出延长时间界限的第一步，就极有可能无法停止，即使该研究本身是道德上允许的，也将不可避免地导致界限进一步放宽，直到超过不可接受的终点，产生道德滑坡。

如何看待胚胎干细胞制造人类胚胎？

Robin Lovell-Badge

弗朗西斯·克里克研究所干细胞生物学和发育遗传学负责人

“如果真的使用干细胞模拟正常的人类胚胎发育，我们可以获得大量关于人类如何开始发育、可能出错环节的信息，而不必使用早期人类胚胎进行研究，将为遗传疾病的影响和复发性流产的生物学原因提供一个关键窗口，提高体外受精技术的成功率。”

James Briscoe

弗朗西斯克里克研究所高级小组负责人

“此项研究并没有在科学期刊上发表论文，甚至没有在预印本上发表，所以不可能详细地评论这项研究的科学意义。虽然现在还处于早期阶段，但基于干细胞人类胚胎合成模型有着很大的潜力，它们可以为人类发展的关键阶段提供根本性的见解。这与体外受精产生的人类胚胎不同，体外受精有一个既定的法律框架，但目前还没有明确的法规来管理干细胞人类胚胎模型。因此，业内迫切需要制定法规，为人类胚胎干细胞模型的创造和使用提供框架。因为可能存在严重的伦理和法律问题，研究人员需要注意透明度，避免对公众和政策制定者产生寒蝉效应，从而重挫领域发展。”

Ildem Akerman

伯明翰大学功能基因组学副教授

“这项最新的研究有着重大意义，这可以让我们更深入地了解组织和器官是如何形成的，这可能会推动再生医学和发育障碍治疗的进步。但这些胚胎并不是真正意义上的合成胚胎，因为这些胚胎不是从零开始创造的。相反，它们是从胚胎中产生的活干细胞中提取的。从本质上讲，科学家所做的就是培养单个干细胞，并促使其成长为有组织的细胞群。理论上，这些细胞群具有发育成可植入胚胎的潜力。因此，这一研究表明，人类胚胎干细胞有可能成为胚胎。”

责编|文竞择

校对|文竞择

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参考资料：

[1]https://www.theguardian.com/science/2023/jun/14/synthetic-human-embryos-created-in-groundbreaking-advance

[2]彭耀进,吕建伟.人类胚胎研究“14天规则”的挑战与出路[J].自然辩证法通讯,2022,44(10):77-86.DOI:10.15994/j.1000-0763.2022.10.010.

[3]米斛,肯德尔·鲍威尔.实验室培养人类胚胎的下一步是什么？[J].世界科学,2021(11):11-14.

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