彭耀進

·目前構建的胚胎模型還不是“真正”胚胎，而隻是模拟胚胎發育的某些方面。隻要不将人類胚胎模型植入子宮進行孕育，就不必擔憂克隆問題。這些研究能夠增進對人類發展和發育障礙的理解，有利于科技發展和人類生命健康。

科幻小說或電影中不乏這樣的場景，未來的某一天，人類孕育後代不再需要精子、卵細胞甚至子宮，而是直接利用細胞組裝而生産。對未來人與自然天馬行空的想象，即為科幻文學的魅力何在。然而，從古至今我們所熟知的是，哺乳動物孕育生命皆需要通過精子和卵細胞結合，并由精卵結合形成的受精卵在子宮中生長發育。

令人驚奇的是，國際頂尖科技雜志《細胞》和《自然》近期先後發表重要研究成果，兩個獨立研究組可以在不需要通過精卵結合，隻需在适當的條件下利用幹細胞自我組裝便能合成小鼠胚胎，且胚胎生長到了類似小鼠胚胎體内發育的受精後8.5天，合成胚胎中發育出腸管、神經褶/神經管、原始生殖細胞、初具血島的卵黃囊等結構和器官，甚至出現了跳動的心髒。

自然形成和合成胚胎對比圖。圖片來源：《自然》在線版

具體而言，2022年8月2日，以色列魏茨曼研究所的雅各布·漢納（Jacob Hanna）研究團隊通過幹細胞構建了世界上第一個小鼠胚胎模型（發表于《細胞》雜志）。與此同時，來自英國劍橋大學和美國加州理工學院的馬格達萊納·澤尼卡·戈茨（Magdalena Zernicka-Goetz）幾乎做出同樣的創舉，在實驗室裡裝配了幹細胞來源的小鼠胚胎模型，發表在預印本bioRxiv上（該工作于2022年8月25日在《自然》雜志在線）。這兩項工作可以說是“合成胚胎”領域的重大突破。

由于這些胚胎是在沒有受精卵的情況下産生的，因而又被稱為“合成胚胎”、“人工胚胎”或“基于幹細胞的胚胎模型”。這些極為複雜的胚胎模型為研究小鼠胚胎早期發育過程，尤其是植入後到原腸運動的階段提供了極為重要的研究模型。人類很多懷孕都是在這關鍵階段失敗的，然而我們對其原因卻知之甚少。因此，這些胚胎模型将有助于深入理解人類胚胎發育的機制，了解胚胎發育的早期階段器官和組織是如何形成的，并且為功能基因組學研究緻病機制、确定治療靶點和精确醫學的先進治療方法的臨床前建模提供重要途徑。此外，這還可能為人類細胞、組織的移植帶來新的路徑。

當前，科學家們利用小鼠幹細胞創造胚胎模型逐漸成熟，同時人類胚胎模型在實驗室中的構建也如火如荼。在過去五年中，世界各地的研究小組利用幹細胞創造出相當多的人類胚胎模型。

例如，2018年5月，美國洛克菲勒大學阿裡·布裡瓦盧（Ali Brivanlou）團隊将人胚幹細胞移植到雞胚中，誘導出了類似人類胚胎的結構。2019年9月，密西根大學傅劍平教授團隊構建出一種人類多能幹細胞（hPSCs）體外微流控培養系統，在這個體系中培養的幹細胞形成的三維中空結構能模拟上胚層和羊膜外胚層部分的發育。2020年6月，英國劍橋大學阿方索·馬丁内斯·阿裡亞斯（Alfonso Martinez Arias）團隊首次利用人胚幹細胞構建出“類原腸胚”（gastruloid）三維結構，部分模拟人類胚胎受精後20至21天原腸胚生物學特征。

2021年3月，澳大利亞莫納什大學何塞·波羅（Jose Polo）團隊和美國德克薩斯西南醫學中心分子生物學吳軍團隊各自獨立利用人體的皮膚細胞重編程以及人多能幹細胞構建了全球首例完整人類胚胎模型，模拟人類囊胚器胚胎的整體構造及發育過程。同年9月，我國科學家北京大學第三醫院于洋團隊利用擴展多能幹細胞（extended pluripotent stem cells, EPS）構建了與人類胚胎發育至受精後8至10天的類胚胎。同年12月，奧地利科學院分子生物技術研究所尼古拉斯·裡夫隆（Nicolas Rivron）團隊獨立開發出高成功效率的人類類囊胚模型。這些研究為解析人類早期發育之謎提供了全新的實驗平台。

随着人類胚胎模型構建與研究的迅速發展，相關倫理、社會問題也逐漸引起學術界和媒體的廣泛關注。例如，利用人類幹細胞構建的胚胎模型到底是不是人類胚胎，如何判斷它們為人類胚胎，這些胚胎模型的倫理、法律地位如何，是否應當得到與“真正”人類胚胎類似的道德尊重和法律保護，相關研究是否應當被納入當前各國胚胎研究的法律監管框架中，是否需要遵循胚胎體外培養的“14天準則”等。

這些分歧在很大程度上是源于胚胎的道德地位的争議。比如，有些人認為胚胎從精卵結合之時起就具有完全道德地位；而有些人則認為胚胎僅是在發育過程中道德地位不斷提高。與此同時，由于曆史、文化、宗教及科技發展等因素，不同國家對于胚胎的定義也各有不同。在科技發展不确定，以及胚胎的倫理、法律地位争議不斷等背景之下，人類胚胎模型的倫理、法律及監管等相關問題的争論層出不窮，且愈演愈烈。

我們需要充分理解的是，目前構建的胚胎模型還不是“真正”胚胎，而隻是模拟胚胎發育的某些方面。這些相對成熟的小鼠胚胎模型還不具備發育成活體動物的潛力。或者說，至少目前尚沒有任何報道表明，小鼠胚胎模型被移植入雌性小鼠的子宮中可以發育直到出生。那麼，目前科學家在實驗室中能夠構建的人類胚胎模型與真正的胚胎還存在一定差異，隻具有人類胚胎的部分結構和功能，僅能模拟人類胚胎發育的某個階段，并且發育潛能仍然十分有限。可以說，這些人類胚胎模型遠非胚胎，沒有發育成活體的潛力，因而應當被視為一團聚集的細胞或類器官。英國、美國、日本等國家均沒有将合成的胚胎模型視為真正的胚胎予以監管。然而，澳大利亞的法律卻更為嚴格，類似于監管自然人類胚胎相關研究，要求涉及人類幹細胞胚胎模型的研究通過政府部門審批之後才能進行。因此，應更多地考量如何管理該研究領域，在什麼條件下才能構建人類胚胎模型以及由誰構建等問題。

當考慮到這項技術的研發和未來應用時，另一重要倫理問題則是涉及幹細胞捐獻者的知情同意問題。也就是說，當将人類幹細胞用于這種特殊類型的研究或應用時，是否需要任何特定的知情同意。從尊重捐獻者自主性的角度而言，是否有必要告知幹細胞捐獻者其所捐獻的細胞可能會被用于構建人類胚胎模型并獲取其同意，将是極為重要的問題，需要充分的思考并給出答案。

亦有人提出，構建人類胚胎模型可能涉及生殖性克隆的問題。這或許将人們的擔憂拉回到21世紀初關于治療性克隆和生殖性克隆的全球争論之中。有必要認識到，以研究為目的構建人類胚胎模型和以生殖為目的克隆人有着明顯區别，隻要不将人類胚胎模型植入子宮進行孕育，就不必擔憂克隆問題，而且人類胚胎模型研究能夠增進對人類發展和發育障礙的理解，這是有利于科技發展和人類生命健康的。

2021年5月，國際幹細胞研究學會（ISSCR）新修訂的《幹細胞研究與臨床轉化指南》就明确建議應高度重視人類胚胎模型的倫理、社會等問題，并要求禁止開展将人類胚胎模型植入人類或動物子宮的相關研究。這實際上也是為了打消人們對人類胚胎模型研究的發展可能滑向人類生殖性克隆的疑慮。

科技是把雙刃劍，一方面可以造福人類，另一方面又可能給人類帶來風險。回顧過去不難看到，生命科學、醫學的發展史，也是其倫理規範、法律規範頻頻調整的曆史。我們應充分發揮生命科學有益之用，盡量減小或避免其發展給倫理和社會帶來的沖擊與挑戰。毫無疑問，生命科學正迅猛發展、日新月異，哺乳動物胚胎模型的構建及研究為人類認知世界、認知自我打開新窗。雖然當前胚胎模型研究的重大突破還主要集中在小鼠，但其已經勾勒出一幅人類胚胎模型發展與應用的前景。是時候思考該領域發展對人類社會的潛在影響了，我們尤須考量構建相關倫理、法律框架，更好地推動人類胚胎模型研究領域的高質量發展。目前來看，這些需求越來越明晰而迫切。

（作者彭耀進，系中國科學院動物研究所、北京幹細胞與再生醫學研究院雙聘緻一研究員）

責任編輯：吳躍偉 圖片編輯：陳飛燕

校對：劉威

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