科学多面体|无需精卵也能“造人”？从合成胚胎模型到合成人类有多远？

在百年未有之大变局的当下，科学技术作为推动经济社会发展的第一推动力，她的每一次革新都为大众瞩目。搜狐科技《思想大爆炸-科学多面体》栏目，力图展现不同视角，争鸣基础科学和前沿科技领域的重大进展与突破。

无需精卵首次人工合成人类胚胎模型这一话题引发网友热议：这个东西还算“人”吗？那“它”有没有父母？这个研究伦理上是合理的吗？以后不用怀孕就能拥有自己的孩子了吗？围绕着这些问题，本期搜狐科技对话了清华大学医学院长聘副教授那洁。

嘉宾简介：

那洁，清华大学医学院研究员，长聘副教授，国际干细胞研究学会会员，中国动物学会生殖生物学分会委员，中国细胞生物学学会，生理学会会员。研究方向包括人类多能干细胞向心血管组织分化的调控机制，构建基于干细胞的类器官，作为研究人类疾病的模型，用于药物研发，毒性检测等；干细胞在促进血管重建、治疗组织缺血和心脏疾病中的转化应用等。

划重点：

1.合成早期胚胎样结构距离在实验室里合成人类还差十万八千里。

2.在2021、2022年已有用人多能干细胞制备具有囊胚结构合成胚胎的报道。

3.我国在人工胚胎干细胞领域的研究处在国际第一梯队。

4.伦理上不认可体外合成的类胚胎为具有生命的人类。

5.这些研究或可提供新的实验模型，研究人类胚胎从围着床期到胚体形成期这一段 “黑匣子”期的独特之处，减少女性妊娠中胚胎损失。

出品 | 搜狐科技

作者 | 周锦童

在一些科幻电影中，科学家将人类的基因与其他物种的基因相结合从而催生出更强大的“变种人”，或在实验室中生物打印人体。跌宕起伏、扑朔迷离的电影情节引人入胜，也引发对生命伦理和人类社会发展的诸多思考。

身处科技飞速发展时代的我们是否产生过这样的疑问：培养器皿里是不是真的会诞生人类生命？实验室里是不是有一天会合成人类？未来的世界是否遍地都充满着不通过精子与卵子受孕而成的人类？

然而，无论是惊险离奇的电影情节还是看似不切实际的怀疑都是有迹可循的……

2023年6月14日，在美国波士顿举行的国际干细胞研究学会年会上，来自英国剑桥大学和加州理工大学的Magdalena Żernicka-Goetz教授公布了最新研究结果，在没有精子和卵子的情况下，她实验室的研究人员用人多能干细胞创造出了人工合成胚胎模型。

那洁博士曾在Żernicka-Goetz教授实验室从事博士后工作，她和众多干细胞研究者现场聆听了这一令人惊叹的成果。

此研究在国外新闻媒体的报道引起了很大的反响，恐惧、惊喜、期待等各种情绪充斥在网络与现实生活中。人们不免发问：那这个东西还算“人”吗？那“它”有没有父母？这个研究伦理上是合理的吗？以后不用怀孕就能拥有自己的孩子了吗？这都是大家最关注、最好奇的问题。带着这些问题，搜狐科技对话了清华大学医学院那洁研究员。

对此，那洁表示，“这一进展距离在实验室里合成人类还差十万八千里。”

因为合成的类胚胎结构相当于发育10-14天的胚胎，而人类胚胎发育从受精卵到胎儿出生要266天左右(约9个半月)。随着时间推移，着床后的胚胎愈发依赖子宫环境和母体的营养，各组织、器官、系统发育的调控也极为复杂，因此合成胚胎与体外造人有巨大的差距。

胚胎着床和之后的原肠胚发育一直被称为“黑匣子”阶段，因为这时微小的胚胎极难获得，而此时是基本胚层、体轴和重要器官原基形成的重要时期，合成胚胎结构可用于研究这一阶段人类发育的重要事件和独特调控规律，因此具有重要的意义。

“我觉得几十年甚至一百年都不需要担心这个问题，更让人担心的应该是人工智能会不会取代人类的问题吧！”那洁半开玩笑地说。

此外，对于这一重大研究成果，那洁研究员却表示，“这并非是首次。”早在2021、2022年就有用人多能干细胞制备具有囊胚结构合成胚胎的报道。那洁强调，“我国科研人员在这一领域做出了很多突破性工作，在国际上属于第一梯队，与国外先进水平不相上下。”

当然这一结果十分有助于推进对发育缺陷或流产原因的研究。“比如可以更方便地研究植入后胚胎的信号传导、代谢活动重塑等如何调控细胞命运、器官发生，基因突变对早期胚胎发育的影响等问题，也可以研究胚胎如何应对微环境的改变，胎盘发育，母胎相互作用、母胎界面的免疫调节等重大科学问题。”那洁如是说。

尽管利用多能干细胞在实验室里构建合成胚胎模型非常火热、竞争极为激烈，但道德和伦理方面的挑战也不容忽视。

那洁表示，目前各国的学术团体、科研和医疗管理机构有一些规定和指导意见，对人胚胎干细胞的基础和转化研究进行管理，也有相关法律对这类研究进行规范，但目前还没有较为明确的法规来管理干细胞来源的胚胎模型。

对话最后，那洁对搜狐科技说道：“我觉得以目前的合成胚胎来看，还有很多要研究的地方，合成胚胎更多的是为了研究人类独有的发育规律，妊娠过程和致畸遗传突变，伦理上不能认可合成胚胎为真正意义上的人类。不过这些研究在未来或许可以帮助减少胚胎发育缺陷的发生、减少女性妊娠过程中的胚胎损失、提高辅助生殖技术、促进孕妇和胚胎健康。”

以下为对话实录（经整理编辑）

搜狐科技：一组来自英国剑桥大学和加州理工大学的研究团队，首次从干细胞中创造出一种无需精卵的人类胚胎模型，您觉得这一突破有怎样的影响？

那洁：该团队用过表达关键调控因子的人类多能干细胞，在实验室里成功构建出类似人早期胚胎的结构，称为合成胚胎。因为人类胚胎着床和之后的原肠胚发育阶段一直被称为黑匣子阶段，很难得到样品，合成胚胎结构模拟这一阶段的发育，提供了唯一可进行实验操作的研究平台。

临床上因为着床失败或原肠胚发育缺陷造成相当比例的胚胎损失，因此用合成胚胎模型可以模拟和研究植入后胚胎发育过程，例如羊膜腔、卵黄囊形成、胚轴确立、原始生殖细胞产生、器官原基形成等。

所以我认为这一基础研究有重要价值，但这不是首次，而且这一进展距离在实验室里合成人类还差十万八千里，但现在学术界也在讨论相关的伦理规范。

搜狐科技：那在这个研究之前，咱们学界是否有过类似的研究实验呢？

那洁：肯定是有的。利用多能干细胞在实验室里构建合成胚胎模型是现在非常火热，并且竞争非常激烈的领域。2021、2022年都发表了用人多能干细胞制备具有囊胚结构的合成胚胎的研究，2023年已有6篇在生物学研究预印本网站BioRxiv上公布。

这些工作构建合成胚胎的方法和研究侧重点有所不同：有些研究是基于单种或者多种细胞组合发育胚胎；有些构建胚外组织微环境；有些在培养基添加一些促进细胞分化的因子来调控发育信号通路，引导合成胚胎的形成。

我国科研人员在这一领域做出了很多突破性工作。比如昆明理工大学国家灵长类研究重点实验室的李天晴团队2023年6月在BioRxiv上公布了用原始态人胚胎干细胞和胚外组织干细胞构建出囊胚样结构，并观察到它们形成上、下胚层，并达到原肠运动起始前的阶段。

中科院动物所的于乐谦研究员和他曾在的美国吴军团队发展了大批量构建类囊胚的技术，在2022年9月就发布在BioRxiv上。

2023年5月，中科院动物所王红梅、郭帆、李伟研究员和美国宾夕法尼亚大学Nicolas Plachta教授的联合团队，与云南非人灵长类生物医学国家重点实验室/昆明理工大学的谭韬、陈永昌、季维智组、中国人民解放军总医院的刘兵组及德州西南医学中心吴军组合作团队背靠背在国际顶尖刊物Cell发表了体外培养食蟹猴胚胎至受精后25天，达到中晚期原肠胚阶段，观察到早期神经系统和血液系统发育。

这些由我国科学家主导的标志性工作，对人类和灵长类发育领域做出了极大的贡献。

搜狐科技：您觉得目前我国对于胚胎干细胞这一领域的研究已经处于什么水平了呢？

那洁：我认为我国科研人员走在了国际的第一梯队里，我们在这个领域做的非常好，未来会再接再厉，提高合成胚胎与同阶段天然胚胎的相似性，做出更多的发现，提高我国在这一领域的研发实力。我国人口基数大，先天发育缺陷的数量也较大，给家庭和社会带来沉重负担，因此在健康生育方面有巨大的医疗需求，这方面的研究将有助于避免和减少发育缺陷，为提高人口健康做出贡献。

搜狐科技：那他们是如何通过胚胎干细胞的重编程来创建近似人类胚胎的模型的呢？

那洁：美国加州理工学院和英国剑桥大学的Zernicka-Goetz 团队是在特定的培养基以及培养环境下，过表达调控滋养细胞和胚外内胚层发育的转录因子，促进胚外组织细胞（hypoblast和trophoblast）的分化，当这些过表达转录因子的细胞和人胚胎干细胞放在一起培养时，它们自组装生成着床后胚胎的形态。在这些合成胚胎里能够检测到表达羊膜、原始生殖细胞和胚外间质细胞标志基因的细胞。

搜狐科技：我了解到目前科学家只被允许在实验室培养胚胎最多14天（法定期限），14天后，只能通过查看妊娠扫描和捐赠用于科研的胚胎来了解发育过程，那么您觉得这一研究是否可以帮助解决这个问题呢？

那洁：我认为科研人员制备的合成胚胎可以作为14天和以后阶段胚胎发育的研究模型，但要经过各种严谨的评估，比如单细胞测序检测合成胚胎是否具备天然胚胎的各类细胞，基因表达谱是否足够相似，形态和生长速度是否类似天然胚胎等。

我觉得只有满足这些条件的合成胚胎，才适合替代天然胚胎，用来研究人类胚胎的发育等问题。但目前的情况是，合成胚胎拥有部分囊胚的特征，可以在一定程度上重现植入后的一些胚胎发育过程，但和体内发育的胚胎还有很多差别。

搜狐科技：研究人员表示，这一成果可能有助于推进对遗传病或流产原因的了解，您觉得怎样实现呢？

那洁：我认为合成胚胎可以用来研究植入后胚胎的信号通路协作、环境因素、营养因素、基因突变对早期胚胎发育的影响、母胎界面的形成、对胚胎免疫耐受的调控等问题，并尝试相关疾病的早期检测、干预和治疗新手段。

科研人员通过改良胚胎培养基（如添加特定化学小分子或者营养物），提供仿真的3D微环境，创建新技术测量合成胚胎的各项指标，更深入和全面地研究合成胚胎的演变、内部细胞如何分化、细胞之间的互作等与人类胚胎发育和妊娠密切相关的问题。

搜狐科技：此研究引发了很大的法律和伦理方面的争议，咱们是否有相关法律法规来管理人类胚胎的干细胞来源模型呢？

那洁：是有的。我们有一些指导方针和规定，比如《人胚胎干细胞研究伦理指导原则》对人胚胎干细胞的使用进行规范，我国还发布了《民典法》和《刑法修正（征求意见稿）》，要求相关研究要符合伦理，我国禁止合成胚胎用于生殖目的。这些法规也会根据科学技术和形势的发展，参考其它国家的法规和伦理原则做出合理的调整。

搜狐科技：目前大家最关心的问题就是，合成胚胎最后有没有可能发育成生物呢？

那洁：我觉得暂时没有。真实的胚胎发育过程需要很多通路的精细调控、来自母体和胎盘的影响至关重要，还有物理因素的作用，现有的合成胚胎无法完全模拟真实胚胎的发育过程，而且只能培养一段时间。在小鼠和猴子合成胚胎的研究中，即使将合成胚胎移入母体子宫内，能够诱发一些植入反应，但是不久胚胎就会停止发育并降解。

搜狐科技：许多网友都在发问，倘若合成胚胎真的发育成生物，那还能算是真正意义上的人类吗？今后是不是女性有可能不需要再经历怀胎十月的痛苦就可以繁衍出后代了呢？

那洁：我觉得以目前的合成胚胎来看，发育阶段属于刚刚着床后，并且还有很多要研究的地方，合成胚胎更多是为了研究早期人类胚胎发育规律，妊娠过程和遗传突变导致发育缺陷的原因，伦理上不能认可合成胚胎为真正意义上的人类。

这些研究或可以帮助预防和降低发育缺陷的产生、减少女性妊娠过程中的胚胎损失，因此是具有重大科学价值和重要意义的。返回搜狐，查看更多

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