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中美科学家造出“人 - 猴胚胎”,这是什么邪恶实验产物?

审核专家:刘惠云

第三军医大学第一附属医院产科副主任医师

几天前,国际顶级期刊《细胞》上发表了一项重磅研究:来自中国昆明理工大学和美国索尔克生物研究所的科学家,第一次制造出了存活率较高的 " 人 - 猴胚胎 "。

不得不说,这种被人为制造出来的 " 半人半猴 " 胚胎让人们听上去有一种邪恶实验产物的感觉。好在实验仅持续了 20 天,避免了潜在的伦理问题。在科学上,这种含有不同物种来源的胚胎有它的正式名称,叫做嵌合体胚胎(Chimeric embryos)。而这个名称的来源则和嵌合体现象有关。

说到嵌合体(Chimera),它并不只是实验室中的产物,在自然界中,嵌合体的例子有很多,例如去年的一篇新闻:一对夫妻通过试管婴儿得到了一个宝宝,但 DNA 检测结果都是:小孩应该是叔叔的。但奇怪的是,爸爸是家中的独生子!

原来,这个爸爸是嵌合体。30 年前,在受精卵发育的过程中,爸爸的胚胎竟然把原本要发育成他兄弟的另一个胚胎给吞噬掉了,两个胚胎合成了一个。

什么是嵌合体?为什么会产生?

除了人类,很多生物中都有嵌合体的存在。

生物界的嵌合体现象 来源 | 网络

嵌合体是指由不同基因型细胞构成的生物体。通常情况下,一个生物体内的所有细胞所含 DNA 应该是完全一致的,如果有两套不同的 DNA,就形成了嵌合体。

嵌合体分成两类:同源嵌合体和异源嵌合体。

同源嵌合体的嵌合成分来源于同一受精卵,自发或者诱导导致的基因突变可在此基础上产生同源嵌合体。有些癌症病人经过放、化疗后,其部分组织的基因型就会发生变化。

嵌合体小鼠的来源示意 来源 | 鬼谷藏龙

异源嵌合体的成分来源更多样,可分为人造异源、孪生子异源、异源四配子嵌合体等。

人造异源嵌合体多是因为器官移植而产生的,一个人接受器官移植之后,他体内就会拥有两套 DNA。

孪生子异源嵌合体,是因为孪生子在子宫内的时候发生了胎盘融合或者造血干细胞的交换,于是出生后两个人的部分组织内拥有对方的 DNA。

美国女歌手泰勒 · 穆尔则是第三类。她从小就发现躯干左边和右边颜色不太一样,而且她的一部分身体对某些物质过敏,但另一部分身体不受影响。

直到她看了一部纪录片并且咨询了医生之后,才知道她属于嵌合体,天生就有两套 DNA,这导致两套免疫系统分别对不同的物质过敏。

在进行了 DNA 检测之后医生发现,她属于异源四配子嵌合体。这是由于她母亲的两个卵子分别与两个精子受精后产生了两个胚胎,其中一个胚胎却在发育早期被另一个胚胎吸收了。

一种嵌合体形成的原理图|sciencenet

这种类型的嵌合体通常会带来两性畸形或者验血结果异常。泰勒虽然没有遭遇这些问题,但她体内长期存在的另一套免疫系统与器官移植手术患者的免疫排斥相同,会给她的生活带来很多困扰。

泰勒 · 穆尔 来源 | facebook

虽然像泰勒这样的例子不多,但随着 DNA 检测技术的普及,人们发现嵌合体比想象的更多,尤其是微嵌合体(Microchimerism)。这种嵌合体指的是个体内存在不同于自身 DNA 的少量细胞。器官移植往往会产生这样的嵌合体,另外严重创伤后的大量输血也有一定的几率产生。

微嵌合体示意图 来源 | 维基百科

其实早在上世纪 70 年代,就有科学家发现怀孕过程中母婴之间存在细胞物质交换,这个过程会导致孩子体内含有少量来自于母体的细胞,母亲也会受到相应的影响。

随着孩子年龄的增长,其体内含有母亲 DNA 的细胞比例会越来越小,仅有小部分人会因此患上自身免疫疾病,并在查找病因的时候发现体内的另一套 DNA,而其他大多数人终生都无法发现自己是嵌合体。

在一些生物学实验中,科学家们还会将不同个体或不同种类的生物细胞或遗传物质整合到同一个胚胎中,人为制造出嵌合体。这类嵌合体包括人兽嵌合体、不同动物之间的嵌合体等。我们前文提到的人 - 猴胚胎就属于人兽嵌合体,然而这种实验存在着巨大的伦理争议,很多时候不被人们所接受。

判断嵌合体的好帮手——基因测序

嵌合体开始进入普通人的视野,要归因于一起 2002 年的特殊案件。

美国人莉迪亚(Lydia Fairchild)与男友分居时已经生育了两个孩子,并且正怀着第三胎。她申请儿童抚养费时做了亲子鉴定,结果显示她不是孩子们的母亲。检察官判断这是一种欺诈行为,多亏莉迪亚的辩护律师在查阅资料后,发现莉迪亚可能是一位嵌合体。

直到莉迪亚在法院观察员的见证下,生下孩子并取血做了亲子鉴定,结论显示她不是所生孩子的母亲,人们才相信嵌合体在亲子鉴定中的特殊性。后来法院取了莉迪亚的子宫细胞进行检测,这与她血液中细胞的 DNA 不一致,最后却通过亲子鉴定。

判断是否是嵌合体和做亲子鉴定的过程一样,需要对细胞中的 DNA 进行检测,即检测选定的基因座上的基因的碱基序列,如果序列相同,则为同一基因。这种测定 DNA 上的基因碱基排列顺序的过程被叫做基因测序。

基因测序示意图 来源 | 36kr

莉迪亚案之所以能真相大白,得益于基因测序技术的发展。

从 DNA 双螺旋结构被发现至今也不过六十多年,在过去的几十年中,生命科学发生了彻底的革新,几乎所有的生命科学分支学科都获得了长足的进步。在依据 DNA 双螺旋结构建立起来的中心法则被进一步发展和完善的同时,基因测序技术也在人们的生产生活中扮演起越来越重要的角色。

目前,基因测序在医疗健康领域的应用颇为广泛,其中包括产前对新生儿的基因筛查。

早期的新生儿的基因筛查还需要羊膜穿刺,如今的技术只需要抽取孕妇的血液,利用血液中少量的胎儿 DNA 就可以进行新生儿的基因筛查工作。

一种 DNA 测序仪 来源 | 厂家官网

在疾病治疗领域,基因检测也正在被推广。尤其是对于身患癌症的患者,通过基因检测能够了解患者是否对药物敏感,在使用很多单克隆抗体(仅由一种类型的免疫细胞制造出来的抗体)前,医生都建议患者进行基因的筛查,避免无用的治疗。

2013 年,好莱坞影星安吉丽娜 · 朱莉预防性切除乳腺,也让通过 DNA 检测疾病相关基因的技术广为人知。如今,这项技术的成本仍在逐渐降低,未来将会有更多的人能从这项技术中受益,防患于未然。

研究嵌合体的科学意义

发现嵌合现象之后,科学家们想到可以通过构建嵌合体模型(用人类基因修饰的动物组织)来研究疾病,这种模型毫无疑问会比现有的动物模型更接近人类,能为研究提供与临床更相似的环境。

这种技术能够预见的应用还包括构建人 - 动物嵌合体进行发育过程的研究、药物测试以及生产人类移植器官等。

来源 | pixabay.com

嵌合体一直被认为是解决器官供给短缺以及移植排斥问题的潜在方法。虽然嵌合体会给个人 DNA 识别和亲子鉴定方面带来挑战,但背后所蕴藏的科学价值也同样令人期待。

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