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人何以為人?跨越百年時(shí)光、倫理界限,科學(xué)家終證實(shí),人類(lèi)胚胎中存在調控胚胎發(fā)育的“組織者”細胞

2018-05-25 來(lái)源:奇點(diǎn)網(wǎng)  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:Spemann利用嬰兒的頭發(fā)將發(fā)育中的蠑螈早期胚胎一分為二,本以為按照當時(shí)流行的生物學(xué)理論,這兩團細胞應該各長(cháng)成半個(gè)胚胎,可是呢,它們卻分別長(cháng)成了兩只完整的蠑螈。

人,何以為人?

本周,《自然》雜志發(fā)布了一項絕對可以稱(chēng)為胚胎學(xué)里程碑的研究。由洛克菲勒大學(xué)AHBrivanlou教授帶領(lǐng)的學(xué)者團隊,終于從人胚胎干細胞誘導得到了調控胚胎發(fā)育的神秘的“組織者細胞”,該細胞能夠向其他細胞發(fā)送信號以決定這些細胞的“命運”。當科學(xué)家們激動(dòng)地把“組織者細胞”植入雞胚胎,雞胚胎竟然長(cháng)出了第二條中樞神經(jīng)——這是單個(gè)生命的起源![1]
 
這是人類(lèi)學(xué)者,首次在包括自己在內的靈長(cháng)目動(dòng)物中證實(shí)了“組織者細胞”的存在,也是首次得以窺探單個(gè)人類(lèi)生命的起源!科學(xué)界的百年夙愿至此得償!
 
是的,這個(gè)故事還要從100年前說(shuō)起。
 
20世紀初,有一位名為HansSpemann的科學(xué)家,他進(jìn)行了一項很有趣的實(shí)驗。[2]
 
Spemann利用嬰兒的頭發(fā)將發(fā)育中的蠑螈早期胚胎一分為二,本以為按照當時(shí)流行的生物學(xué)理論,這兩團細胞應該各長(cháng)成半個(gè)胚胎,可是呢,它們卻分別長(cháng)成了兩只完整的蠑螈。通過(guò)調整頭發(fā)的松緊,不徹底分離早期胚胎,他甚至還得到了不同程度的蠑螈“連體嬰”。
 
這反映了一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題——胚胎,并不是從受精卵開(kāi)始就能被看作一個(gè)個(gè)體的(想想同卵雙胞胎),在發(fā)育過(guò)程的某一個(gè)節點(diǎn),它從一團細胞變成了一個(gè)生命。
 
所以!到底是什么時(shí)候!發(fā)生了什么!對于求知欲強的人來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直抓心撓肝了!
 
Spemann和他的學(xué)生HildeMangold展開(kāi)了相關(guān)的研究。胚胎早期是一團緊緊的細胞,在進(jìn)入原腸期的時(shí)候,才會(huì )形成多層的、具有對稱(chēng)結構的復雜組織。在這個(gè)階段,胚胎上會(huì )形成一條溝壑,名叫原條(primitivestreak)。它是胚胎細胞表現出不同分化傾向的關(guān)鍵。
 
原條是胚胎發(fā)育過(guò)程中十分重要的結構,它將成為個(gè)體的左右軸,以其為中心生長(cháng)出中樞神經(jīng)、各種組織和器官,逐漸發(fā)育成完整個(gè)體
 
就在蠑螈胚胎原條的附近,Spemann和Mangold發(fā)現了一組特殊的細胞。這組細胞有多特殊?就這么說(shuō)吧,把這團細胞剪下來(lái),“粘”到另一個(gè)胚胎上,這個(gè)位置就會(huì )生長(cháng)出另一條中樞神經(jīng),最終長(cháng)成兩條連體蠑螈!
 
Spemann把這種細胞叫做“組織者細胞”(Organizer,也被稱(chēng)為Spemann-Mangoldorganizer),意思就是說(shuō)這些細胞是胚胎的組織中心,它們會(huì )引導其他的細胞根據需要發(fā)育,這個(gè)過(guò)程即為“胚胎誘導”。
 
因為這項貢獻,Spemann于1935年獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎,遺憾的是Mangold在1924年因意外去世了,不然領(lǐng)獎臺上也應該有她一席之地。順便一說(shuō),Spemann也是第一個(gè)進(jìn)行兩棲類(lèi)體細胞核移植的人,他還發(fā)明了玻璃針等微操工具,為發(fā)育生物學(xué)的前進(jìn)做出了很大的貢獻。
 
在Spemann之后,科學(xué)家們陸續在禽類(lèi)、青蛙和嚙齒類(lèi)的胚胎中找到了“組織者細胞”,但是這種神奇的細胞是否存在于人類(lèi)胚胎卻始終是個(gè)未知數。
 
科學(xué)遇到了倫理的考驗。
 
“組織者細胞”的出現在原條附近,而原條的形成恰恰位于一個(gè)關(guān)鍵的時(shí)間點(diǎn)上——14天。正如我們前文所說(shuō),原條出現在胚胎從一團細胞到具有復雜結構的關(guān)鍵過(guò)渡期,生命倫理委員會(huì )認為,在此之前,我們尚不清楚胚胎是否會(huì )形成一個(gè)或多個(gè)生命,也就是說(shuō)這時(shí)的胚胎還不能夠稱(chēng)之為“個(gè)體”;但是在14天時(shí),原條形成了,我們已經(jīng)能夠確定這個(gè)胚胎只會(huì )長(cháng)成一個(gè)個(gè)體了,它就正式成為了“生命”,成了一個(gè)人類(lèi)。[3]
 
在倫理學(xué)上,我們是不能夠用人體做實(shí)驗的,在部分國家,體外培育超過(guò)14天的人類(lèi)胚胎是違法的行為。
 
其實(shí)在2016年,Brivanlou教授就進(jìn)行過(guò)極限地嘗試了。他們在實(shí)驗室里把人類(lèi)胚胎培養到了第13天,也確實(shí)發(fā)現了一些以前沒(méi)有的細胞發(fā)育現象,但是還是沒(méi)有找到他們最想要看到的組織者細胞。最終,研究者們不得不在胚胎“長(cháng)出手腳”之前終止實(shí)驗。[4]
 
而今天我們看到的這項研究,可以說(shuō)是研究者耍了一個(gè)小聰明。既想要胚胎里的組織,又不能直接從胚胎獲取,那就只能求助于胚胎干細胞(hESCs)了!
 
從很早之前[5],研究者們就一直在摸索誘導胚胎干細胞升成早期胚胎結構的方法。胚胎的形成依賴(lài)于復雜的信號通路,包括Nodal、Wnt等等我們熟知的老朋友。在最新的研究中,研究者們終于確定,使用Nodal和Wnt這兩種重要的信號通路,即可誘導胚胎干細胞生成具有組織者細胞特征的組織。
 
當把這些組織移植到12小時(shí)齡的雞胚胎(相當于14天齡的人類(lèi)胚胎)時(shí),令人激動(dòng)的事情發(fā)生了!隨著(zhù)胚胎的生長(cháng),這些組織者細胞引導雞胚胎細胞分化并形成了第二個(gè)神經(jīng)系統!除了這種雜交胚胎并不能孵化之外,實(shí)驗結果與1924年Spemann進(jìn)行的蠑螈實(shí)驗近乎完全一致!
 
這項研究獲得了許多發(fā)育生物學(xué)家的稱(chēng)贊。這種類(lèi)似于胚胎的組織能夠幫助研究者了解,在胚胎發(fā)育過(guò)程中到底發(fā)生了什么,到底是什么讓這些細胞知道自己要往何處去。這項技術(shù)讓研究者跨越了14天的倫理限制。
 
英國劍橋大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家BenSteventon說(shuō),這種新方法可以用于研究人類(lèi)于其他物種在早期發(fā)育過(guò)程中,細胞間信號傳遞的變化。
 
德國霍恩海姆大學(xué)的學(xué)者M(jìn)atinBlum則表示,這項技術(shù)也避免了實(shí)驗室內于人胚胎相關(guān)的倫理問(wèn)題,“這是一項真正的進(jìn)步,我們不需要使用真正的胚胎。”
 
不過(guò)研究者Brivanlou教授本人倒是不太同意這種看法,他認為真正的胚胎是無(wú)法被任何取代的,“當我們嘗試建立模型,我們所做的任何事情都是在過(guò)度簡(jiǎn)化它。”[6]
 
Brivanlou教授的下一步目標是確定組織者細胞到底如何影響它的鄰居們,這將會(huì )為再生醫學(xué)做出貢獻。
 
“人類(lèi)胚胎干細胞和卵子具有生命的所有信息,這是多米諾骨牌的第一塊。”Brivanlou教授說(shuō),這是幾代人的事業(yè)。[7]
 
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