科學家在未使用精子、卵子、或子宮之下,從老鼠細胞中長出了「合成胚胎」。這個過程是世界上首次,於 2022 年 8 月 1 號發表於同行評審的科學期刊《細胞》(Cell)上。帶領研究團隊、威茲曼分子遺傳學系(Weizmann’s Molecular Genetics Department)的雅各·漢納副教授(Jacob Hanna)在一場聲明中說,這項技術可以是從零開始長出器官的起點。

合成胚胎密碼

漢納副教授說:「胚胎是最好的製造器官機器、以及最棒的 3D 生物列印機。我們試著模仿它所做的事。」

之前,漢納副教授曾經試著子宮之外、玻璃容器當中,長出老鼠胚胎。但是,那些胚胎是從真的老鼠身上直接取得、然後受精。在這項最新的研究中,胚胎是從幹細胞長出來的。

藉由讀取從身體當中送出來的化學訊號,細胞會學到它們應該做什麼事。科學家們可以模仿那些訊號,在研究用的碟子當中,將幹細胞轉成偽造的器官。比方說,用來測試藥物的迷你腦袋。

漢納副教授大部分的合成胚胎,都做過程的早期就死亡了。但是有幾個成功地長了 8.5 天,大約是老鼠懷孕期的一半。根據研究,到這個時間點,這些胚胎已經與正常老鼠胚胎有 95% 相似度,並且長出了胎盤、脊椎的前端、大腦、消化道、以及跳動的心臟。

然而,漢納副教授說,它們並不是「真正」的胚胎。其中一點就是,當將它們放到老鼠的子宮時,它們會沒辦法長到足月。

製造器官

由於這些合成胚胎並不是透過受精,而是從幹細胞所生成的,因此比較容易將製程規模化,並且一次大量製造。

這可能對科學上是很珍貴的,因為它可能可以製造,能大量用於研究上的合成胚胎,而不需要倚賴實驗室的動物們。

漢納副教授說,如果這些細胞可以被誘導為器官產生的開端,那麼研究它們可能會揭開,從零開始產生器官的建構單元,讓我們不需要捐贈者就可以將器官移植到人類體內。

它說:「我們下一個挑戰是要了解,幹細胞是如何知道要做什麼事的-它們是如何自組裝成器官的,並找到它們在胚胎中的指定位置。」

仍有很長的路要走

未參與此研究的、英國倫敦弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)的一位研究團隊領導人詹姆斯·布里斯科博士(James Briscoe)說,這項研究會喚起道德問題。他說:「現在是一個好時機,來思考最佳的法律與道德框架,以規範研究與人類合成胚胎的使用,並更新目前的法規。」

布里斯科博士說,我們還不會很快看到從幹細胞所長出的人類胚胎。這些合成的老鼠胚胎沒有辦法發展成真的活老鼠。我們也知道很少關於人類胚胎的事,它們需要花更長的時間來長成足月,且也比老鼠胚胎更大。

不過,未參與此研究的、凱斯西儲大學醫學院的發育生物學家保羅·特薩爾教授(Paul Tesar)說,這項創新仍然可以推動這一研究領域的發展。他說:「這雖然只是一步,對我們而言卻是很重要的一步,能夠來研究早期發育。我們正跨入從零開始產生胚胎、甚至可能是生物活體的領域。對該領域來說,這是非常顯著的轉變。」

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參考資料:

  1. Guenot, M., (2022, August 4). In world first, artificial mouse ’embryos’ were grown without the need for a womb, sperm, or egg. Business Insider
  2. Tarazi, S. et al., (2022, August 1). Post-gastrulation synthetic embryos generated ex utero from mouse naive ESCs. Cell. https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028
  3. 圖片來源:https://www.businessinsider.com/world-first-mouse-embryo-grown-without-womb-sperm-egg-study-2022-8(圖:The Weizmann Institute of Science)
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