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嵌合體胚胎培育成功 助了解人體肧胎發育

2017/1/29 — 9:00

McGovern Institute for Brain Research at MIT) / Youtube 截圖

McGovern Institute for Brain Research at MIT) / Youtube 截圖

科學家首次培養在豬胚胎中培育出人類細胞,成為首個「人–豬 Chimera (嵌合體)胚胎」。研究將令科學家一窺人體肧胎發育奧秘,也可用於藥物測試和疾病研究。

要培養出 Chimera 胚胎,理論上只需在早期階段胚胎注入另一物種的幹細胞,讓其分裂發展。可惜一直未能成功。發育生物學家 Juan Carlos Izpisua Belmonte 帶領的研究團隊採用不同方法培養 Chimera 胚胎。他們先嘗試培育小鼠 (mouse) 和大鼠 (rat) Chimera 胚胎,以基因修改技術 CRISPR-Cas9  將小鼠胚胎中引起器官生產的基因序移除,令胚胎不自行分裂新器官。然後再將大鼠幹細胞注入小鼠胚胎,再把胚胎移植到小鼠子宮中成長。

培育跨種胚胎方法示意圖/Izpisua Belmonte et al., (2017)

培育跨種胚胎方法示意圖/Izpisua Belmonte et al., (2017)

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由於 Chimera 鼠胚胎仍有器官成長基因,所以小鼠長出的器官均以大鼠細胞組成。 Chimera 小鼠出生後,亦與其他正常小鼠一樣生存了兩年。

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當研究人員成功培育大小鼠 Chimera 胚胎後,他們再嘗試研究「人–豬 Chimera 胚胎」。他們將人類誘導性多功能幹細胞注射到 1,400 個豬胚胎中。此類人體幹細胞已被誘導至發育成細胞功能不完全的人體組織或「中期」細胞,且可產生幫助晰辨的螢光蛋白。受道德條款規限,科學家只能讓 Chimera 胚胎發育 3-4 星期,在觀察後要將它們摧毀。他們發現胚胎內人類細胞比例比以往高,顯示過往可能誤用成熟階段太早或後的幹細胞。

含人體細胞的豬胚胎 / Izpisua Belmonte et al. (2017)

含人體細胞的豬胚胎 / Izpisua Belmonte et al. (2017)

雖然 Chimera 胚胎含人體細胞,但只是每 10 萬個細胞中佔 1 個。生物學家 Hiromitsu Nakauchi 亦因如此,指出今次的 Chimera 胚胎還未算「跨種」,離實際運用跨種胚胎尚有一段距離。另一位未有參與研究的發育生物學家 Jacob Hanna 向《自然》表示,胚胎內人體細胞基因結構以及基因表現令科學家極感興趣——會否與正常人體細胞有異?現時發育生物學界專家正嘗試在不同動物培育人體器官。一旦研究成熟,將來或可將跨種器官用於測試藥物,甚至將器官移植至病人身上,有朝一日或如研究人員 Izpsua Belmonte 預測,為病人培育出專屬人體器官「更換」。

不過,新技術同時亦引起大量問題及道德爭議,美國國家衛生研究院曾於去年八月透露將會暫停具爭議性,涉及混合人體幹細胞的物種研究。究竟他日跨種基因研究成功,會否令病源體更易「跳躍」到人類之中?人體細胞會否在動物腦中存在?未來跨物種胚胎又是否合乎道德考驗?現時仍未有確切答案。

更正:文章由「混種」更正為「Chimera 嵌合體」。

來源:

Nature, Hybrid zoo: Introducing pig–human embryos and a rat–mouse, 26 January 2017

Wu, J., Platero-Luengo, A., Sakurai, M., Sugawara, A., Antonia Gil, M., Yamauchi, T., Suzuki, K....& Izpisua Belmonte, J.C. (2017). Interspecies Chimerism with Mammalian Pluripotent Stem Cells. Cell, 168, 3. DOI: 10.1016/j.cell.2016.12.036

文/eh、審核/ac

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