科学研究 - 日本放开“人兽嵌合胚”培育，“异种器官移植”成可能

2019年3月1日，日本文部科学省公布了关于“人兽嵌合胎”操作规范的最新修订版[1]。根据新版修订，将人源细胞注入动物囊胚中制成的“人兽嵌合胎”，被允许有条件地放入动物母体中培育，并可以发育成形出生（图1）。

图1 文部科学省关于人兽嵌合胚新规

之前出于伦理担忧，要求研究者必须在14天内处理掉涉人的动物胚胎。因为14天以内受精卵，分化命运还未定性，仍具有分裂生成双胞胎或多胞胎等的可能性，所以科学界一般把14天作为胚胎成形(人)的界限。

此次日本对一度曾被禁止的人兽嵌合胚胎研究开绿灯，预计在动物体内制备人体器官的相关研究下步也会全面铺开。例如根据修订后的规定，可以将人源iPS细胞注入猪的胚胎，然后回植到猪的子宫中培育，生产出长有人胰岛的仔猪(图2)[2]。通过该技术，可将动物身上长出的人源器官用于临床再生医疗器官移植，从而缓解目前供体器官严重不足的困境。美国斯坦福大学教授、东京大学特聘教授中内启光在去年三月东京论坛上表示，“具有正常机能的人体器官，如若能在动物体内培育成功，则（移植医疗领域）很多问题都可以迎刃而解”[3]。

图2 动物体内培育人器官

动物学上将物种间的嵌合体根据其嵌合方式的不同分为三种类型：杂合体（Hybrid）、胞质嵌合体（Cybrid）和奇美拉（凯美拉、喀迈拉、chimaera、chimera）。杂合体的嵌合程度最高，由两个不同物种杂交（Hybridization）产生。比如马和驴交配生的骡子、斑马与驴生的斑骡、鲸鱼与海豚生的鲸豚、老虎与狮子生的狮虎兽或虎狮兽等，但杂交动物多不育。由于人类与其他动物之间的生殖隔离，一般不会出现“人兽杂交怪物”。

胞质嵌合体即细胞质杂交（Cytoplasmic hybrid），是将某物种的细胞核移植到另一物种去核卵细胞中。由于绝大多数遗传物质都在细胞核中，所以胞质嵌合体可以视作前一物种的胚胎来研究。比如我们之前报道的，近畿大学与东京农业大学、俄罗斯联邦萨哈共和国科学院等的联合研究小组，将西伯利亚永久冻土中猛犸象的细胞核，注入到了小鼠的卵子中观察到了细胞核的情况(图3) [4]。如果研究人员将猛犸象的细胞核注入其他近缘物种的去核卵细胞中，极有可能获得猛犸象的胞质嵌合胚，通过该方法也可进而复活某些已灭绝的古生物。

图3 通过活细胞成观察猛犸象细胞核的生物学活性迹象

奇美拉原是古希腊神话中具有狮头、羊身、蛇尾的吐火神兽，生物学界用来指将某物种具有特种遗传性状的细胞（iPS细胞或胚胎干细胞）导入另一物种的胚胎（囊胚）中所得到的混合体。比如本次修改操作规范主要针对的即是人兽嵌合体问题(图4)。

图4 人兽嵌合胚 (日本文科省资料)

此前禁止嵌合胚放入人体子宫培育，以及禁止出生的人兽嵌合体间或与其他物种进行交配等规定仍然有效。同时要避免人兽界限不清、似人非人、引起生命伦理争议的个体出现，比如长有人类手脚或耳鼻等外观相近的嵌合生物，具有人源神经细胞进而可能具有人类语言、认知、行动、精神活动等的嵌合生物，具有人源生殖细胞进而可能产生杂交后代的嵌合生物等。

此次修订，除了原本许可的用于人类器官移植目的相关基础研究外，人兽嵌合胚也允许用于多功能干细胞分化性能确认以及模式动物建立等相关科学研究方向(图5)。