实验室培养的人类胚胎的下一步是什么？

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

这是阿里·布里万卢实验室一系列实验的第13天，他面临着一项痛苦的任务。他的发育生物学家团队解冻了几十个人类胚胎，将它们放入单独的培养皿中，观察它们在发育的最初阶段成长——世界上只有少数研究人员见过这种情况。但他知道这一切必须结束。

这些胚胎很快就会违反14天规则，14天规则是一个国际共识，即人类胚胎应在实验室中培养和生长，直到受精后14天。第14天大致是原始条纹出现的时候，这一结构标志着胚胎形成身体轴，并开始区分头和尾，左和右。

“这是我一生中不得不做出的最艰难的决定之一，但是时候停止这个实验了，”布里万卢回忆起2015年在纽约洛克菲勒大学(Rockefeller University)他的实验室里进行的研究。第13天，研究小组将培养皿底部的胚胎剥离并冷冻，从而限制了进一步的发育。“我们不知道在那之后会发生什么，”他说。

现在，布里万卢和其他发育生物学家有机会找出答案。

今年5月，国际干细胞研究协会(ISSCR)发布了新的指导方针，放宽了14天的规定，消除了硬性障碍。虽然世界上只有几个实验室完善了培养人类胚胎所需的技术，直到第14天，但科学正在迅速发展。放宽的规定允许实验室小组在其合法的国家向监管机构申请超过14天的研究许可。这些研究可以揭示受精后大约一周，胚胎正常地植入子宫后，人类的发育过程中发生了什么。然后，大约在第14天到第22天之间，它会经历一个被称为“原肠形成”的阶段，这时身体的主要模式出现了，器官生成的基础也奠定了。

在这些后期阶段打开一扇窗，科学家们就能更好地理解近三分之一的怀孕损失和许多先天性出生缺陷，这些缺陷被认为是在发育的这些阶段发生的。此外，这些阶段为细胞如何分化为组织和器官提供了线索，这可能会促进再生医学的发展。

大多数研究人员预计，布里万卢的团队和少数其他人将立即推动在实验室中更长时间地培育人类胚胎的技术边界。少数能做到这一点的团体正处于激烈的竞争中。在其他地方，要想推进这类研究，就必须修改法律例如，昆明理工大学胚胎学家Tianqing Li说，中国的一些研究人员正在讨论是否要改变他们的国家政策，以应对新的规则。

一些研究人员并不期待14天后会出现大量新的研究——他们也不相信这些实验是合理的。伦敦弗朗西斯克里克研究所(Francis Crick Institute)的发育生物学家娜奥米·莫里斯表示:“我对利用人类胚胎作为研究系统持谨慎态度。”

作为一种跨越边界的方法，研究人员在过去五年中开发了一系列人类胚胎模型，其中大多数是由干细胞混合物形成的。这些模型模拟了早期发育的多个但短暂的阶段，而且可以在不使用体外受精(IVF)治疗的人捐献的稀少且充满道德风险的人类胚胎的情况下制作。到目前为止，14天规则并不适用于这些胚胎模型。但是，随着它们变得越来越复杂，有可能形成可识别的结构，甚至器官，它们进入了自己的道德灰色地带。

无论是使用模型还是实物，科学家们表示，他们有很多东西要学习。“胚胎是伟大的大师，”维也纳奥地利科学院分子生物技术研究所的干细胞生物学家和胚胎学家尼古拉斯·里夫隆说：“它们是教会我们一切关于我们如何形成和如何失败的结构。”

14天规则最初是在1979年提出的，当时试管受精技术出现了，人类胚胎第一次在体外存在——尽管当时它们能存活的最长时间只有几天。到2006年，当ISSCR发布了第一套人类胚胎干细胞(ES细胞)的指导方针时，14天规则在研究界牢固确立。

在实验室培养的人类胚胎的限制被干细胞体所打破。

该指南已被世界各地的研究人员和资助者广泛采用。在包括德国和奥地利在内的几个国家，对人类胚胎进行任何研究都是非法的，而其他许多国家，如英国、中国、日本、澳大利亚和加拿大，都通过法律规定了14天的限制。在包括美国和以色列在内的一些地方，虽然有指导方针，但没有法律禁止或限制人类胚胎研究，尽管在美国，这项研究不能得到联邦政府的资助。

ISSCR指南的上一次更新是在2016年发布的，就在两个研究小组发表突破之前。

英国剑桥大学的Magdalena Zernicka-Goetz实验室从2013年开始探索培养七天以上的人类胚胎。这个小组想要了解囊胚期或“细胞球”期之后会发生什么。她的团队精心设计了激素和生长因子的正确配方，2016年，她的团队和布里万卢的团队报告称，他们已经培育出了人类胚胎，直到第12-13天。

Zernicka-Goetz说:“我们正在进行的发现，比如人类将我们未来的头放在哪里，是非常重要的。”她现在在英国的实验室和帕萨迪纳加州理工学院的一个实验室工作。“我对发育的第二、第三和第四周很感兴趣，这是我们用超声波无法看到的，但它开始了主要器官祖细胞的发育。”