科學研究 - 日本放開「人獸嵌合胚」培育，「異種器官移植」成可能

2019年3月1日，日本文部科學省公佈了關於「人獸嵌合胎」操作規範的最新修訂版[1]。根據新版修訂，將人源細胞注入動物囊胚中製成的「人獸嵌合胎」，被允許有條件地放入動物母體中培育，並可以發育成形出生（圖1）。

圖1 文部科學省關於人獸嵌合胚新規

之前出於倫理擔憂，要求研究者必須在14天内處理掉涉人的動物胚胎。因爲14天以内受精卵，分化命運還未定性，仍具有分裂生成雙胞胎或多胞胎等的可能性，所以科學界一般把14天作爲胚胎成形(人)的界限。

此次日本對一度曾被禁止的人獸嵌合胚胎研究開綠燈，預計在動物活體內製備人體器官的相關研究下步也會全面鋪開。例如根據修訂後的規定，可以將人源iPS細胞注入豬的胚胎，然後回植到豬的子宮中培育，生產出長有人胰島的仔豬(圖2)[2]。透過該技術，可將動物身上長出的人源器官用於臨牀再生醫療器官移植，從而緩解目前供體器官嚴重不足的困境。美國斯坦福大學教授、東京大學特聘教授中内啓光在去年三月東京論壇上表示，「具有正常機能的人體器官，如若能在動物活體內培育成功，則（移植醫療領域）很多問題都可以迎刃而解」[3]。

圖2 動物活體內培育人器官

動物學上將物種間的嵌合體根據其嵌合方式的不同分爲三種類型：雜合體（Hybrid）、細胞質嵌合體（Cybrid）和奇美拉（凱美拉、喀邁拉、chimaera、chimera）。雜合體的嵌合程度最高，由兩個不同物種雜交（Hybridization）產生。比如馬和驢交配生的騾子、斑馬與驢生的斑騾、鯨魚魚與海豚生的鯨魚豚、老虎與獅子生的獅虎獸或虎獅獸等，但雜交動物多不育。由於人類與其他動物之間的生殖隔離，一般不會出現「人獸雜交怪物」。

細胞質嵌合體即細胞質雜交（Cytoplasmic hybrid），是將某物種的細胞核移植到另一物種去核卵細胞中。由於絕大多數遺傳物質都在細胞核中，所以細胞質嵌合體可以視作前一物種的胚胎來研究。比如我們之前報導的，近畿大學與東京農業大學、俄羅斯聯邦薩哈共和國科學院等的聯合研究小組，將西伯利亞永凍層中猛獁象象的細胞核，注入到了小鼠的卵子中觀察到了細胞核的情況(圖3) [4]。如果研究人員將猛獁象象的細胞核注入其他近緣物種的去核卵細胞中，極有可能獲得猛獁象象的細胞質嵌合胚，透過該方法也可進而復活某些已滅絕的古生物。

圖3 透過活細胞成觀察猛獁象象細胞核的生物學活性跡象

奇美拉原是古希臘神話中具有獅頭、羊身、蛇尾的吐火神獸，生物學界用來指將某物種具有特種遺傳表徵的細胞（iPS細胞或胚胎幹細胞）導入另一物種的胚胎（囊胚）中所得到的混合體。比如本次修改操作規範主要針對的即是人獸嵌合體問題(圖4)。

圖4 人獸嵌合胚 (日本文科省資料)

此前禁止嵌合胚放入人體子宮培育，以及禁止出生的人獸嵌合體間或與其他物種進行交配等規定仍然有效。同時要避免人獸界限不清、似人非人、引起生命倫理爭議的個體出現，比如長有人類手腳或耳鼻等外觀相近的嵌合生物，具有人源神經細胞進而可能具有人類語言、認知、行動、精神活動等的嵌合生物，具有人源生殖細胞進而可能產生雜交後代的嵌合生物等。

此次修訂，除了原本許可的用於人類器官移植目的相關基礎研究外，人獸嵌合胚也允許用於多功能幹細胞分化性能應答以及模式動物建立等相關科學研究方向(圖5)。