在培养罐创造小鼠胚胎后,这家生物公司尝试用人类干细胞培养移植器官

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2022-08-25 13:51
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在培养罐创造小鼠胚胎后,这家生物公司尝试用人类干细胞培养移植器官
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作者:Mickey
 
20多年前,一只通过现代工程创造出来的绵羊多莉(Dolly)引发了全人类的欢呼,这是世界之初第一个成功克隆的哺乳动物。人类由此意识到,我们可以通过一些外部生物工程技术,创造或者更改生命和器官。
 
虽然相关议题一直充满了道德争议,但是类似的科学研究仍然在继续。最近,一家以色列生物技术公司尝试在一个培养皿中,只用干细胞,制造出人类的器官。
 
这一培育人类器官的尝试并非“天方夜谭”,在同样一家实验室中,魏茨曼分子遗传学系的科学家们在没有使用精子、卵子或子宫的情况下,在一个罐子中培养了 “合成小鼠胚胎” 。据Insider 的 Marianne Guenot 报道,这是该过程第一次成功完成。这一研究论文目前发表在8 月 1 日的《细胞》杂志上。
在培养罐创造小鼠胚胎后,这家生物公司尝试用人类干细胞培养移植器官
 
针对对于这一项目的伦理化质疑,领导该实验的Jacob Hanna告诉卫报,复制胚胎无法发育成完全成型的小鼠,因此不是“真实的”生命 。然而,科学家们观察到合成胚胎具有跳动的心脏、血液循环、大脑的起点、神经管和肠道。
 
Hanna在老鼠实验成功后 告诉麻省理工科技评论 ,他目前正在努力用人类细胞复制类似的实验,并且已经开始用他自己的细胞开始培养了。
 
“胚胎是最好的器官制造机器和最好的 3D 生物打印机——我们试图模仿它的作用,”Hanna在一份声明中说。
 
迄今为止,这家由风险投资公司 NFX 提供的种子资金资助的初创公司一直在向其他投资者介绍情况,其宣传材料表明其使命是“更新人类——让我们所有人都年轻健康。”
 
其他专家表示,在合成人类胚胎触手可及之前,还需要进行大量研究。
用于器官和卵子移植
这家听起来很疯狂的以色列公司在官网上表示,他们的公司愿景是“使用这些有组织的胚胎实体,获得可用于移植的细胞和组织。”
 
由  创立的以色列公司 Renewal Bio 希望将这项科学用于器官组织移植,以解决不孕症、遗传疾病和与老年有关的问题。
 
胚胎血细胞可以被收集、增殖并给老年人移植细胞,以重新启动免疫系统。此外,该细胞技术还可以用来培养与年龄相关的不孕症女性的胚胎。研究人员可以收集模拟胚胎的性腺,这些性腺可以在实验室中或通过移植到女性体内进一步成熟,以产生年轻的卵子。
 
例如,麻省理工学院技术评论报告说,胚胎中的血细胞可能用于帮助增强免疫功能低下的系统。
据该公司网站称, Renewal Bio 认为,世界上一些最紧迫的问题是“出生率下降和人口快速老龄化”。
 
“为了解决这些复杂的问题,Renewal Bio 旨在通过利用新的干细胞技术的力量让人类更年轻、更健康,”该网站上写道。 
 
Renewal Bio 的代理首席执行官 Omri Amirav-Drory 告诉麻省理工科技评论,该公司不想“过度承诺”或用潜在技术吓唬人们,但  的实验“令人惊叹”。
 
根据 2017 年发表在 eLife 杂志上的一篇论文,使用人类胚胎克隆进行研究经常引起科学界的伦理问题,包括 合成胚胎可能会经历疼痛或感知。
 
Amirav-Drory 表示,自从 CRISPR 基因编辑技术首次出现以来,他还没有看到具有如此巨大潜力的技术。“能够从细胞中创造出合成胚胎——没有卵子、没有精子、没有子宫——这真是太神奇了,”他说。“我们认为它可以是一个巨大的、变革性的平台技术,可以应用于生育和长寿。” 
机械子宫
Hanna的实验室一直在将先进的干细胞科学与新型生物反应器相结合。 
 
一年前,这位干细胞专家首次展示了一个“ 机械子宫 ”,他设法在雌性小鼠体外培养了几天的天然小鼠胚胎。该系统主要组织是一个旋转罐,使胚胎沐浴在营养丰富的血清和氧气中。
 
在本周发表的新研究中,Hanna使用了相同的机械子宫,但这次是为了培养由干细胞产生的相似胚胎。
 
值得注意的是,当干细胞在特殊形状的容器中一起生长时,它们会自发结合并尝试组装胚胎,产生称为胚状体、胚状体或合成胚胎模型的结构。许多研究人员坚持认为,尽管出现了这些结构,但这些结构与真实胚胎的关系有限,完全发育的潜力为零。
 
然而,通过将这些合成的小鼠胚胎添加到他的机械子宫中,Hanna设法使它们比以往任何时候都长得好,以至于心脏开始跳动,血液开始流动,大脑和尾巴开始出现。 
 
“胚胎看起来真的很棒,”Hanna说,她本周的报告引起了其他科学家的质疑,“它们真的非常类似于天然胚胎。” 分析表明,合成版本与正常小鼠胚胎的相似度约为 95%,这取决于每种胚胎中细胞类型的混合。
 
即便如此,培育合成胚胎的技术仍然效率低下。成功模拟小鼠胚胎的尝试不到 100 次,即使是发育时间最长的模型胚胎最终也会出现异常,包括心脏问题,这可能是因为如果没有适当的血液供应,它们就无法进一步生长。
小鼠之后可能是人类
在另一组实验中,Hanna使用他自己的血液和皮肤细胞(以及其他一些志愿者的细胞)作为合成人类胚胎的起点。这意味着他的实验室可能很快会诞生成百上千个微型机器,所有这些都是他自己的基因克隆。 
在培养罐创造小鼠胚胎后,这家生物公司尝试用人类干细胞培养移植器官
 
研究人员在子宫外培育胚胎的时间比以往任何时候都长。
 
Hanna并没有被这个想法困扰。尽管他能够在试管中模仿哺乳动物的起源令人吃惊,但他认为这些是没有未来的实体。。另外,现在还没有办法从罐子生活转换到现实生活。如果没有与母亲相连的胎盘和脐带,如果移植到子宫,任何合成胚胎都无法存活。 
 
“我们并不是要制造人类。这不是我们想要做的。” Hanna说。“将第 40 天的胚胎称为迷你人是不正确的。” 
 
尽管如此,随着这项技术的进步,关于合成胚胎是否有任何权利,或者它们是否可以在道德上被用作科学和医学的附属品,仍可能存在争议。在美国,美国国立卫生研究院在某些情况下拒绝资助对合成胚胎的研究,因为它认为合成胚胎与真实胚胎过于接近。 
 
尽管Hanna认为由干细胞制成并保存在实验室中的人造胚胎永远不会算作人类,但他有一个应急计划来确保不会出现混乱。例如,有可能对起始细胞进行基因改造,使最终的模型胚胎永远不会长出头部,限制其潜力有助于避免道德困境。“我们认为这很重要,并为此投入了大量资金,”Hanna说。可以进行基因改变,导致“没有肺、没有心脏或没有大脑”。
 
新的创业公司 Renewal 已经聘请了  的一些学生,并从魏茨曼研究所获得了他的技术许可。它将开始花钱改进孵化器,开发传感器以在胚胎发育过程中跟踪它们,并想出延长它们在实验室中存活时间的方法。 
 
Amirav-Drory 说,该公司处于如此早期的阶段,以至于它仍在学习该技术可以用于什么,以及哪些应用是最有前途的。他和 Renewal 的科学创始人  一直在与其他科学家和医生接触,以了解如果他们能够获得数天甚至数周的大量合成胚胎,他们会做什么。
 
想象一下,如果人类能够给自己外置器官培养,对整个人类社会的改变将无可比拟。
 
相关报道:
https://www.technologyreview.com/2021/03/17/1020969/mouse-embryo-grown-in-a-jar-humans-next/
https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S0092-8674%2822%2900981-3
https://www.businessinsider.com/israel-human-embryos-dna-mouse-medical-transplants-2022-8?utm_source=feedly&utm_medium=webfeeds
https://www.technologyreview.com/2021/03/17/1020969/mouse-embryo-grown-in-a-jar-humans-next/

本文来自微信公众号“大数据文摘”(ID:BigDataDigest),作者:,36氪经授权发布。

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