中美科學家造出“人-猴胚胎”,這是什麼邪惡實驗產物?
2021年04月21日11:40

  來源:數字北京科學中心  

  幾天前,國際頂級期刊《細胞》上發表了一項重磅研究:來自中國昆明理工大學和美國索爾克生物研究所的科學家,第一次製造出了存活率較高的“人-猴胚胎”。

  不得不說,這種被人為製造出來的“半人半猴”胚胎讓人們聽上去有一種邪惡實驗產物的感覺。好在實驗僅持續了20天,避免了潛在的倫理問題。在科學上,這種含有不同物種來源的胚胎有它的正式名稱,叫做嵌合體胚胎(Chimeric embryos)。而這個名稱的來源則和嵌合體現像有關。

  說到嵌合體(Chimera),它並不只是實驗室中的產物,在自然界中,嵌合體的例子有很多,例如去年的一篇新聞:一對夫妻通過試管嬰兒得到了一個寶寶,但DNA檢測結果都是:小孩應該是叔叔的。但奇怪的是,爸爸是家中的獨生子!

  原來,這個爸爸是嵌合體。30年前,在受精卵發育的過程中,爸爸的胚胎竟然把原本要發育成他兄弟的另一個胚胎給吞噬掉了,兩個胚胎合成了一個。

  什麼是嵌合體?為什麼會產生?

  除了人類,很多生物中都有嵌合體的存在。

 生物界的嵌合體現象 來源 | 網絡
 生物界的嵌合體現象 來源 | 網絡

  嵌合體是指由不同基因型細胞構成的生物體。通常情況下,一個生物體內的所有細胞所含DNA應該是完全一致的,如果有兩套不同的DNA,就形成了嵌合體。

  嵌合體分成兩類:同源嵌合體和異源嵌合體。

  同源嵌合體的嵌合成分來源於同一受精卵,自發或者誘導導致的基因突變可在此基礎上產生同源嵌合體。有些癌症病人經過放、化療後,其部分組織的基因型就會發生變化。

嵌合體小鼠的來源示意 來源 | 鬼穀藏龍
嵌合體小鼠的來源示意 來源 | 鬼穀藏龍

  異源嵌合體的成分來源更多樣,可分為人造異源、孿生子異源、異源四配子嵌合體等。

  人造異源嵌合體多是因為器官移植而產生的,一個人接受器官移植之後,他體內就會擁有兩套DNA。

  孿生子異源嵌合體,是因為孿生子在子宮內的時候發生了胎盤融合或者造血幹細胞的交換,於是出生後兩個人的部分組織內擁有對方的DNA。

  美國女歌手泰勒·穆爾則是第三類。她從小就發現軀幹左邊和右邊顏色不太一樣,而且她的一部分身體對某些物質過敏,但另一部分身體不受影響。

  直到她看了一部紀錄片並且諮詢了醫生之後,才知道她屬於嵌合體,天生就有兩套DNA,這導致兩套免疫系統分別對不同的物質過敏。

  在進行了DNA檢測之後醫生發現,她屬於異源四配子嵌合體。這是由於她母親的兩個卵子分別與兩個精子受精後產生了兩個胚胎,其中一個胚胎卻在發育早期被另一個胚胎吸收了。

一種嵌合體形成的原理圖 來源 | sciencenet.cn
一種嵌合體形成的原理圖 來源 | sciencenet.cn

  這種類型的嵌合體通常會帶來兩性畸形或者驗血結果異常。泰勒雖然沒有遭遇這些問題,但她體內長期存在的另一套免疫系統與器官移植手術患者的免疫排斥相同,會給她的生活帶來很多困擾。

 泰勒·穆爾 來源 | facebook
 泰勒·穆爾 來源 | facebook

  雖然像泰勒這樣的例子不多,但隨著DNA檢測技術的普及,人們發現嵌合體比想像的更多,尤其是微嵌合體(Microchimerism)。這種嵌合體指的是個體內存在不同於自身DNA的少量細胞。器官移植往往會產生這樣的嵌合體,另外嚴重創傷後的大量輸血也有一定的幾率產生。

微嵌合體示意圖 來源 | 維基百科
微嵌合體示意圖 來源 | 維基百科

  其實早在上世紀70年代,就有科學家發現懷孕過程中母嬰之間存在細胞物質交換,這個過程會導致孩子體內含有少量來自於母體的細胞,母親也會受到相應的影響。

  隨著孩子年齡的增長,其體內含有母親DNA的細胞比例會越來越小,僅有小部分人會因此患上自身免疫疾病,並在查找病因的時候發現體內的另一套DNA,而其他大多數人終生都無法發現自己是嵌合體。

  在一些生物學實驗中,科學家們還會將不同個體或不同種類的生物細胞或遺傳物質整合到同一個胚胎中,人為製造出嵌合體。這類嵌合體包括人獸嵌合體、不同動物之間的嵌合體等。我們前文提到的人-猴胚胎就屬於人獸嵌合體,然而這種實驗存在著巨大的倫理爭議,很多時候不被人們所接受。

  判斷嵌合體的好幫手——基因測序

  嵌合體開始進入普通人的視野,要歸因於一起2002年的特殊案件。

  美國人莉迪亞(Lydia Fairchild)與男友分居時已經生育了兩個孩子,並且正懷著第三胎。她申請兒童撫養費時做了親子鑒定,結果顯示她不是孩子們的母親。檢察官判斷這是一種欺詐行為,多虧莉迪亞的辯護律師在查閱資料後,發現莉迪亞可能是一位嵌合體。

  直到莉迪亞在法院觀察員的見證下,生下孩子並取血做了親子鑒定,結論顯示她不是所生孩子的母親,人們才相信嵌合體在親子鑒定中的特殊性。後來法院取了莉迪亞的子宮細胞進行檢測,這與她血液中細胞的DNA不一致,最後卻通過親子鑒定。

  判斷是否是嵌合體和做親子鑒定的過程一樣,需要對細胞中的DNA進行檢測,即檢測選定的基因座上的基因的堿基序列,如果序列相同,則為同一基因。這種測定DNA上的基因堿基排列順序的過程被叫做基因測序。

基因測序示意圖 來源 | 36kr
基因測序示意圖 來源 | 36kr

  莉迪亞案之所以能真相大白,得益於基因測序技術的發展。

  從DNA雙螺旋結構被發現至今也不過六十多年,在過去的幾十年中,生命科學發生了徹底的革新,幾乎所有的生命科學分支學科都獲得了長足的進步。在依據DNA雙螺旋結構建立起來的中心法則被進一步發展和完善的同時,基因測序技術也在人們的生產生活中扮演起越來越重要的角色。

  目前,基因測序在醫療健康領域的應用頗為廣泛,其中包括產前對新生兒的基因篩查。

  早期的新生兒的基因篩查還需要羊膜穿刺,如今的技術只需要抽取孕婦的血液,利用血液中少量的胎兒DNA就可以進行新生兒的基因篩查工作。

一種DNA測序儀 來源 | 廠家官網
一種DNA測序儀 來源 | 廠家官網

  在疾病治療領域,基因檢測也正在被推廣。尤其是對於身患癌症的患者,通過基因檢測能夠瞭解患者是否對藥物敏感,在使用很多單複製抗體(僅由一種類型的免疫細胞製造出來的抗體)前,醫生都建議患者進行基因的篩查,避免無用的治療。

  2013年,荷李活影星安吉麗娜·祖莉預防性切除乳腺,也讓通過DNA檢測疾病相關基因的技術廣為人知。如今,這項技術的成本仍在逐漸降低,未來將會有更多的人能從這項技術中受益,防患於未然。

  研究嵌合體的科學意義

  發現嵌合現象之後,科學家們想到可以通過構建嵌合體模型(用人類基因修飾的動物組織)來研究疾病,這種模型毫無疑問會比現有的動物模型更接近人類,能為研究提供與臨床更相似的環境。

  這種技術能夠預見的應用還包括構建人-動物嵌合體進行發育過程的研究、藥物測試以及生產人類移植器官等。

來源 | pixabay.com
來源 | pixabay.com

  嵌合體一直被認為是解決器官供給短缺以及移植排斥問題的潛在方法。雖然嵌合體會給個人DNA識別和親子鑒定方面帶來挑戰,但背後所蘊藏的科學價值也同樣令人期待。

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