4月15日,中外科学家团队在《细胞》上发表论文,宣布构建了世界首个人—猴嵌合体胚胎,即同时具有人源细胞和猴源细胞的胚胎。在接受《中国科学报》采访时,论文第一和通讯作者之一、昆明理工大学教授谭韬有点哭笑不得,但这真不是科学家的恶趣味,而是很有现实意义的研究工作。全球每年约200万人亟待器官移植拯救生命,但器官缺口巨大。解决这个问题的思路有3种:异种器官移植、类器官及3D打印、异种嵌合体。
异种嵌合体的理想前景就是,让动物身上长出真正可供移植的人类器官。哪种动物适合为人类养器官?科学家首先想到的是猪。然而,过去的研究显示,猪、大小鼠等与人类亲缘关系较远的胚胎中,人类细胞的嵌合度非常有限,几乎不可能形成真正的人类器官。人猴细胞的交流暗号研究人员将人扩展多能性干细胞(人EPS细胞)注射到食蟹猴150余个早期囊胚中,利用新开发的猴子胚胎体外培养体系,使胚胎存活时间达到20天。
这是目前猴子胚胎体外培养能达到的极限时长。此时,嵌合体胚胎已经进入了原肠运动时期,也就是囊胚开始出现外胚层、中胚层和内胚层的分化。在3个胚层中,研究人员都观察到了嵌合现象。这些胚胎并未进行体内移植实验,由此规避了一些可能存在的伦理争议。据统计,人类细胞在食蟹猴胚胎中的嵌合效率约为4%,远超过之前的人—猪嵌合胚胎。
更令人惊叹的是,随着人细胞的注入,猴胚胎细胞在表达特征上变得像人细胞,同时人细胞也发生了相似的转变,变得像猴细胞。相较于人胚胎的正常发育过程,人—猴嵌合体胚胎的发育进程变慢了。这表明人细胞和猴细胞虽然在早期发育过程中存在差异,但细胞之间可能存在跨物种细胞协同,从而有助于人细胞在猴胚胎中的分化和存活。
他们进而筛选出许多可能与此有关的细胞信号通路,并期待在未来的研究中,通过调节这些信号通路来改善人类细胞在猪或其他远缘物种胚胎中的嵌合度。这项工作为通过异种嵌合实现器官再生提供了理论证据,也指出了种属间的差异是异种嵌合的主要障碍。如果能够借此更好地理解导致异种嵌合成功与失败的主要调控机制,有可能为异种嵌合实现器官再生提供新的理论指导和技术策略。