(美國)美國俄勒岡科學家宣佈,透過混合6個恆河猴的極早期胚胎,首次成功培育出3隻“基因混合”猴子,有望為醫學研究帶來重大突破。研究報告將於最新一期權威生命科學期刊《細胞》刊登。不過有專家擔心研究或為複製人開路,亦有動物權益組織批評猶如炮製“科學怪物”,質疑科學界漠視動物權益,擔心基因改造後果難料,可能令實驗動物受苦。
科學家以“嵌合體”(chimeras)稱呼他們炮製出來的“基因混合”猴子,意指牠是由基因特徵不同的細胞混合發展而成的動物。一般動物只會含有來父母兩者的基因物質(1套獨特基因),但在今次的研究中,誕生出來的“基因混合”猴,身體內卻有來自6套細胞的獨特基因。
來自6套細胞
胃與肺基因或不同
科學家在實驗室中,成功從6個剛形成不足4天的恆河猴極早期胚胎細胞,抽取幹細胞,再將它們混合成為一個胚胎細胞。這些幹細胞仍處於全能狀態(totipotent,仍能發育成各類細胞的狀態),並無互相排斥。研究員將混合得來的胚胎細胞,植入母猴體內,成功誕生3頭健康的雄性“嵌合體”恆河猴Roku、Hex和Chimero,牠們體內有6套DNA基因特徵不同的細胞共存,意思是說,猴子體內的胃部與肺部細胞組織,可能有著兩套完全不同的DNA。研究員解釋,分別來自6個胚胎細胞的幹細胞,不會融合為一體,但可以並存,發育成不同的組織與器官。
曾成功“嵌合”老鼠研糖尿
過去科學家已能培養出“嵌合體”老鼠,透過混合兩個或多個受精卵,又或以實驗室培育的幹細胞注入老鼠胚胎細胞,培育出剔除了某些基因的老鼠,用作科學實驗,研究諸如癡肥、心臟病、焦慮症、糖尿病等的成因及療法。科學家曾以同樣方法,嘗試培育“嵌合體”猿猴,不過猿猴胚胎均無法與人工培育的幹細胞結合,直至今次美國俄勒岡國家靈長類研究中心的科學家採取新培育方法,方取得成功。
盼助研究培育器官
帶領研究的科學家米塔利波夫(Shoukhrat Mitalipov)稱,這是重大的科學突破,顯示要結合靈長類動物的細胞,需要在活體胚胎的細胞仍處於發育最初期時進行。米氏稱,如果要將幹細胞治療作廣泛臨床應用,必須先知道靈長類動物細胞的能力與限制,亦需要用上人類胚胎幹細胞研究,不能僅在老鼠身上進行測試。恆河猴曾被用作研究愛滋病藥物,以及研發狂犬病、天花、小兒麻痺症疫苗等,米氏指出,新技術有助研究改良試管受精,以及透過幹細胞培育器官等。
不過有關研究亦引來道德爭議。英國廢除活體解剖聯盟(BUAV)稱,研究利用有高度感受能力的靈長動物進行研究“令人非常不安”,擔心這些猿猴會被用作進行何種實驗,亦擔心這些基因改造動物,會出現與醫學研究無關的嚴重畸形而受苦甚至死亡。有專家甚至擔心,新技術會為未來創造複製人開路。
混合靈長類胚胎
要訣用新鮮幹細胞
科學家1960年代培育出首隻混合胚胎的動物,將實驗鼠的兩個胚胎細胞合二為一。此後,混合兔、混合羊和混合牛相繼面世,但科學家努力半世紀,至今才成功培育出基因混合靈長類動物。專家指出,關鍵在於科學界一直用錯幹細胞——幹細胞主要分4種,要混合靈長類動物胚胎,幹細胞就必須“新鮮”,於授精4天內取用。以下為4種幹細胞:
“全能幹細胞”(Totipotent Stem Cells)
今次科學家所用的是“全能幹細胞”。當精子和卵子結合後,就會成為一個單細胞受精卵,它能夠變成身體任何細胞,包括胚胎外的胎盤。這種細胞只在早期胚胎中才找得到。
“多潛能幹細胞”(Pluripotent Stem Cells)
經過4天不斷分裂後,全能幹細胞就會變成“多潛能幹細胞”。這種細胞也能夠變成所有器官和組織,但與“全能幹細胞”不同,它不可以自行長成一整個生物。這個時期的胚胎分為兩層,外層會變成胎盤,內層的細胞則會發展成身體各部份。
“多能幹細胞”(Multipotent Stem Cells)
在繼續分裂下,細胞會變成“多能幹細胞”,它們只會成長為某一特定身體組織,可塑性較低。
“成體幹細胞”(Adult Stem Cells)
“成體幹細胞”出現在成年人體內,本身屬於“多能幹細胞”,主要用作取締那些死去或失去功能的細胞。
以往科學家主要用“多潛能幹細胞”進行混合胚胎研究,做法是將胚胎細胞注入另一胚胎細胞內,這在培育老鼠這類低等動物上尚算有效,但在混合靈長類動物胚胎時則失敗收場,因為靈長類動物的胚胎有防衛機制,阻止兩個胚胎混合成長。
港專家:嵌合人類基因極難
嵌合體的英文名稱Chimera,是源自希臘神話中一種獅頭、羊身、蛇尾的吐火女怪喀邁拉。它是動物學的一種特殊現象,一般是指動物的兩顆受精卵融合在一起,成為一個個體並成長。儘管罕見,但天生非人為的嵌合現象有在人類出現,嵌合人甚至可以由一雌一雄的兩顆受精卵組成,因而同時會有兩套性器官。本世紀初,美國婦人Lydia Fairchild便被證實是一位人類嵌合體,她頭髮和皮膚的DNA,和她子宮組織的DNA完全不同。另外,特納氏綜合徵(Turner's Syndrome)及一些唐氏綜合症患者都是天生的嵌合基因人類。
先天嵌合可釀雌雄同體
香港中文大學生物醫學學院李嘉豪教授認為,今次美國科學家成功培育出基因嵌合猴子,對科學界意義重大。科學家培育嵌合基因老鼠,並不是新鮮事,但培育體積龐大、生長環境廣闊和具複雜基因組合的基因嵌合靈長類動物是新突破,而且猴子和人類行為相差不遠。雖然有關技術有可能應用於複製人類之上,但他強調,複製人技術需求其實不大,而且科學家已可以利用複製綿羊多利(Dolly)的技術,製造複製人類,只是無法打破複製動物早死多病的障礙;另外,複製生物往往要棄掉大量生物胚胎,並不合符道德標準。
指技術可用於複製人
香港大學基因研究中心經理陳思華博士說,其實這次研究達不到美國科學家的原定研究方向。她解釋,在培育嵌合基因老鼠上,科學家一般都是使用較易處理的囊胚(已進行過數十次細胞分裂),今次研究員最初也曾嘗試使用囊胚來進行嵌合,但不成功,最後只能使用最早期的“4細胞”胚胎,才能成功培育出嵌合基因猴子,方法較複雜。他表示,這代表要人工嵌合靈長動物基因,是非常困難;這次研究亦顯示,成功複製健康人類所需面對的難題更大。(香港明報)
