人胚胎干细胞诱导而成的“人造精子”：真的“管用”吗？带来哪些新的伦理问题？

小丫

2009年9月25日

2009年7月8日，任职于英国纽卡斯尔大学东北英格兰干细胞研究所的纳耶尼亚教授与其团队在《干细胞研究与发育》杂志上发表论文，宣布他们成功地将人胚胎干细胞诱导为“人造精子”。　显微镜下，一群细胞在培养皿中快活地游动，它们状如蝌蚪，有着近似椭圆的头部和细长的尾巴，与精子细胞的外形几近一致。伊朗籍生物学家纳耶尼亚教授(Prof. Karim Nayernia)赋予这群细胞一个独特的名字：IVD精子——源自体外的精子(In Vitro Derived Sperm)。
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他首先将人胚胎干细胞诱导成为精原干细胞。具体来说，就是用维生素A的衍生物维甲酸和其他化学物质，调配成了一种特殊的培养基，生长在其中的干细胞，可以按照预期被培育成为精原干细胞。这一步就花了15个月时间。并非100%的胚胎干细胞都能被诱导，科学家在研究之初就预先设定好了筛选标记——只有发出绿色荧光的细胞才是所需的目的细胞。利用流式细胞仪的高通量筛选机器，精准地挑选成功诱导的精原干细胞。科学家要让精原干细胞通过减数分裂变成真正意义上的精子。不过只有3%的细胞经过种种艰难险阻通过了这项考验，最终人造精子呱呱坠地了。

- s. d; {+ d6 e: D& \问题1：“人造精子”给人类的繁衍带来新的变数？
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5 Y& X3 q# V: s0 p/ k7 u9 ~8 ~% r) j此次这项新成果直接动摇了人类世界两性生殖的基础。
% H+ \9 u8 s# k' m' \# a6 q* K“男人无用论”？对于这样的疑问，纳耶尼亚教授的回答很直接：不会。
" z+ {- `& z3 k" u4 f他的研究结果也说明了这一点。研究伊始，为确保结果可靠，来自男性和女性的人体胚胎干细胞被同时使用，从志愿者骨髓样本中分离得到的间充质干细胞也被当成了实验对象。
在现阶段的实验中，科学家观察到，只有携带XY染色体的胚胎干细胞才能最终培育出人造精子，而带有女性特征的XX染色体的干细胞，虽然能够形成早期的精原干细胞，却始终无法通过减数分裂的考验。
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; T/ Q" L1 z5 S问题2：“人造精子”真的“管用”吗？——只是形似而神不似
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5 `6 h' q, y% [- p* _早在2006年，纳耶尼亚教授和同事就在实验小鼠身上进行了尝试。他们先从雄性小鼠的胚泡中提取出干细胞，经过诱导，干细胞转化成了精原干细胞。在实验室条件下，经过72个小时的分化，诞生出了成熟的小鼠人造精子细胞。随后，科学家利用这种精子使正常小鼠卵子受精，再将受精卵发育成的胚胎植入到雌性代孕小鼠的子宫中。遗憾的是，这种胚胎发育成功率非常低。研究者植入了数百个胚胎，但最终只有7只小鼠顺利诞生，其中一只在出生后不久就夭折了，另外6只也在5个月内死去。这远远低于正常小鼠两年的平均寿命。
由于精子在睾丸和附睾中要经历十分复杂的发育过程，这其中还需要体内许多因子参与调控，任何一环的缺失都会导致精子发育不良。现阶段，出于法律和伦理的考虑，人造精子无法用于人体试验。仅仅凭借外形，显然无法判定科学家制造出的是真正的、健康状况良好的精子，再加上小鼠实验极低的成功率，不少科学家怀疑这种所谓的“人造精子”只是一种形似而神不似的细胞。
英国牛津大学的生理与生殖学研究者阿奇姆?苏拉尼就表示，这种在实验室条件下诱导出的貌似精子的细胞，与真实的精子相差甚远。该校医学研究委员会的贝吉教授也表示，纳耶尼亚小组需要补充更多的证据，证明这些人造精子是正常的。
$ U0 ~. l8 ]! v" ^9 A3 a6 V面对质疑，纳耶尼亚给出了他的答案：这些人造精子的蛋白表达谱是精子独有的，有一种对卵子分裂起重要作用的精子特征蛋白，就存在于这些人造精子的尾部；其次，人造精子的染色体数目是23条，与正常精子一模一样，而且它们同样是通过尾巴的摆动而进行运动的。不过他也承认，这项研究只是找到了一条可行的道路而已，研究本身还出于开始阶段，革命尚未成功。
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$ F( J" a/ Y: b问题3：人造精子”能规避伦理纷争吗？
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以胚胎干细胞为材料的研究，往往会招致伦理界人士的非议，更何况人造精子还直接涉及人类的生殖繁衍。
. D6 W& O, Z. y1 y) S3 s, ?% }6 ^就职于英国公益组织“生殖理论评论”的约瑟芬?昆塔瓦勒，对人造精子表示出隐忧：“将完好无损的人体胚胎破坏掉，变成一个不知道有没有用、或许有巨大暗疾的精子，这太疯狂了。”
“你会否用这种人造精子进行人类的受孕”——对于这个问题，纳耶尼亚给出了否定的答案。他认为：“虽然存在用人造精子产生后代的可能性，但不加考虑地利用人造精子制造婴儿，是一种无视法律的行为。”在伦理困境与技术难题的夹击之下，纳耶尼亚试图寻找两全之法。他想利用人工诱导的多功能干细胞(Induced pluripotent stem cell，IPS细胞)为起始材料来诱导精子的产生，从而规避人胚胎干细胞研究的法律限制。
8 t1 [0 d, D1 M& r不过从IPS细胞出发制造精子亦非坦途。形象地讲，将普通体细胞诱导成为IPS细胞，就如同将已高度分化了的细胞回拨至分化原点，而此过程中用到的4个基因中的一个很危险。该基因在体内的异常表达，常常与某些肿瘤的诱发关系甚密。此外导入基因时需要用到病毒载体，这种载体的特点是会随机插入到宿主基因组中，倘若一旦插入有误，破坏了宿主的一个抑癌基因，那么有可能导致癌症发作的糟糕后果。
* k. X7 Q0 l! x( V1 Y, Q虽然新近的研究表明，可以在这些基因完成了回拨分化时钟的任务后，过河拆桥般的将其“卸载”，但美国科学家利用基因芯片技术比较了IPS细胞和人胚胎干细胞之间基因表达的情况，发现差异不小。这说明并不能将二者同日而语。这为纳耶尼亚教授期望中的完美精子又增加了许多不确定的因素。