发育很好！不用精子卵子和子宫，科学家开始凭空造生命?

没有精子、卵子、子宫，却可以培育胚胎？！

顶级学术期刊《细胞》近日刊登的一篇论文，让很多人直呼傻眼。

按照常识，一个胚胎的诞生、发育，精子、卵子、子宫环境，缺一不可。

但以色列维茨曼科学研究所的Jacob Hanna教授团队，却成功利用干细胞和“人造子宫”让实验小鼠胚胎正常发育——它不但发育出了一颗可以跳动的心脏，甚至还发育出了神经褶（Neural Folds）、前肠管（Foregut Tube）和血岛（Blood Islands）等脊椎动物发育初期的重要组成结构。

此次实验培育出的小鼠胚胎

这究竟是个什么实验？

想弄清楚这一切是怎么发生的，首先，要明确一个前提：干细胞有分化细胞发育成完整个体的潜能。这也是为什么，近几年有关干细胞的研究，一直是学界热门方向之一。

根据发育潜能不同，干细胞可以分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞三大类。

全能干细胞是三者中能力最强的——它有潜力发育成具有各种组织器官的完整个体。受精卵就是其中之一。而与之相对的，是单能干细胞。它只能向单一方向进行分化，产生一种或几种类型相关的细胞。比如，造血干细胞、神经干细胞、心脏干细胞等。

至于多能干细胞，则是这次实验中，Jacob Hanna教授团队选择的研究对象——他们选择了其中较有代表性的胚胎干细胞进行实验。

学界一直认为，这类干细胞虽然不能发育成完整的个体，却能分化出多种细胞组织，很有研究价值。

此次实验示意图

了解完这项实验的大前提，我们来看看Jacob Hanna是怎么操作的。

这项实验要想成功，关键要解决好两个问题：一是，胚胎干细胞的分化发育功能不如受精卵更“全能”，想让它发育成胚胎模型，需要进一步激发它的分化能力；二是，研究员必须在体外模拟出适合细胞生长的环境。

为了解决第一个问题，Jacob Hanna使用了一种特殊技术，对胚胎干细胞进行了编程，使其成为一种“原始态（Naive）干细胞”。原始态（Naive）干细胞的分化能力更强，更有可能发育成一个完整的胚胎。

至于第二个问题，Jacob Hanna则使用了几年前团队自研的“人造子宫”，通过模拟子宫环境，为胚胎提供合适的生长环境。

而事实证明，他们做到了——虽然和胚胎自然发育的状态不完全一样，但通过这种形式培育的“合成胚胎”，该有的都有了！

不同环境培育出的胚胎对比图

成功&争议

“合成胚胎”成功后，争议也随之而来——

以后人类会像机器人一样被生产出来吗？

以后“人伦”这个词是不是就没用了？

太疯狂了！有没有人管一管？

…………

但在伦理问题之外，Jacob Hanna和很多研究人员看到的，是日趋严重的器官移植缺口问题。

2010-2017年中国公民逝世后器官捐献数量（单位：例）

仅以我国为例——据智研咨询测算，我国每年因终末期器官衰竭而等待进行器官移植手术的患者，约有30人。虽然从2010年起，我国公民逝世后器官捐献意愿、数量逐年上涨，但国内每年能顺利匹配并完成的器官移植手术数量，仅有1～2万例。更多的终末期器官衰竭患者，只能在无尽的等待中走向生命的终点。

为解决器官移植缺口大的“救命题”，科学家们做了很多尝试。移植异体器官，就是其中之一。

1月7日，马里兰大学医学中心进行了“世界首例猪心脏移植手术”。因为等不到合适的供体，研究员们为自愿进行实验手术的患者——大卫·贝内特移植了一颗经过基因编辑的猪心脏。但这颗心脏只在大卫的体内跳动了两个多月。3月8日，大卫·贝内特去世。

执行手术的格里菲斯医生和患者大卫·贝内特

而在移植异体器官之外，科学家们还尝试通过3D打印技术来制作人体器官。

2019年，顶级学术期刊《科学》就刊登了美国科学家的一项研究成果。

他们利用食用染料打印出了一个与人体肺部相似的组织，并用水凝胶打印出模仿人体肺部功能的气囊。这个“假肺”，不但能正常搏动，还能模拟将氧气输送到附近血管细胞的过程。

这项实验成功证明，只要材料和技术到位，3D打印技术可以直接打印出人体结构复杂的血管网络组织，并正常运转。

3D打印的“假肺”

而利用胚胎干细胞培养胚胎的意义也在于此。

Jacob Hanna说，他们做这项研究的根本目的，就是希望通过实验进一步理解器官发育的方式，而非“生孩子”。

Jacob Hanna

任何技术的进步，的确往往会超前于所谓的监管、伦理规范和民众认识。

但正如凯斯西储大学医学院的发育生物学家Paul Tesar所说：“随着我们不断革新干细胞来源的胚胎的生物技术，合成胚胎和自然胚胎的界线也来越模糊，灰色地带总是存在的，但作为科学家和整个社会，我们需要团结起来，决定界限在哪里，并定义什么是道德上可以接受的。”

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