陶愷
最近,關(guān)于人造精子的研究取得了重要的進(jìn)展:以干細(xì)胞制造精子,并繁育出具有生育能力的下一代,并且其中的精子來自雌性,這一科學(xué)過程在與人類基因組類似的靈長(zhǎng)類動(dòng)物—猴子身上實(shí)現(xiàn)了。
這次的研究由南京醫(yī)科大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院進(jìn)行,并在科學(xué)期刊《細(xì)胞·干細(xì)胞》中發(fā)表。像所有努力進(jìn)步、尋求突破口的技術(shù)一樣,本次研究成果突破了過去長(zhǎng)期桎梏人造精子“向前一步”的技術(shù)瓶頸,且將實(shí)驗(yàn)對(duì)象從小鼠第一次遷移到猴子—人類的“近親”身上。
人造精子距離真正進(jìn)入人類的生活實(shí)踐中或許尚且遙遠(yuǎn),但討論與擔(dān)憂已然在輿論場(chǎng)中點(diǎn)燃,隨之而來,便是復(fù)雜的倫理難題與審視:人造精子能幫到誰?如果可以直接從女性身上培育人造精子,人類還需要男性嗎?
雖然被通俗稱為“人造精子”,但人造精子并不是從無到有的完全“人工”,而是將人體的精原干細(xì)胞—即在男性睪丸中生成,原始的、尚未成熟的精子細(xì)胞,用技術(shù)提取出來,在體外環(huán)境中培育成精子,再與卵子結(jié)合,最終完成受精過程。
關(guān)于人造精子的研究也并非新鮮事。這項(xiàng)最初意在輔助因疾病無法生育的夫婦的技術(shù),已經(jīng)持續(xù)進(jìn)行了近30年時(shí)間。早在1994年,美國(guó)研究人員便在實(shí)驗(yàn)小鼠中進(jìn)行了精原干細(xì)胞移植,并在兩年后將健康雄性小鼠的冷凍精原干細(xì)胞植入不能生育的雄性小鼠體內(nèi),使其順利產(chǎn)生了可供生育的精子。
2004年前后,哈佛醫(yī)學(xué)院用雄性小鼠的胚胎干細(xì)胞成功培育出精子細(xì)胞,并將其注入卵子中成功完成受精,2009年,英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)卡里姆·納耶尼亞教授宣布首次造出人類的“人造精子”。
2012年,我國(guó)中科院上海生科院生化與細(xì)胞所李勁松團(tuán)隊(duì)在研究中有了重大突破:證實(shí)單倍體孤雄干細(xì)胞具有可替代精子和快速傳遞基因修飾能力—通俗來講,就是“可再生能力”。
從前的研究中,人造精子都是將干細(xì)胞在體外分化,培育成一個(gè)獨(dú)立的精子。這個(gè)精子無法再次進(jìn)行分裂或擴(kuò)增,是不能“批量”、沒有“未來”的試驗(yàn)品。但李勁松團(tuán)隊(duì)的研究成果,讓人造精子也有了能夠在體外不斷培養(yǎng)、不斷繁殖的生命力—與人體內(nèi)自然產(chǎn)生的精子特性幾乎無異。
相關(guān)人造精子的研究發(fā)表于科學(xué)期刊《細(xì)胞·干細(xì)胞》2023年第 4 期
人造精子完成了一整套過往只能在雄性體內(nèi)完成的生殖繁育過程。
這項(xiàng)重大的突破成果也在2016年2月中科院、南京醫(yī)科大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)組織的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)中獲得了應(yīng)用。研究人員在實(shí)驗(yàn)小鼠身上進(jìn)行了一整套的實(shí)踐:利用小鼠胚胎干細(xì)胞培育出具有生殖功能、有生命力的精子細(xì)胞,并且使用這一人造精子成功獲得了小鼠后代。
此后,這一技術(shù)也不斷進(jìn)行修正,最終,實(shí)驗(yàn)小鼠的干細(xì)胞能夠順利分化成有功能的精子,不僅可以順利生產(chǎn)出后代,還是健康的、可生育的后代—從胚胎干細(xì)胞到“可持續(xù)”的后代,人造精子完成了一整套過往只能在雄性體內(nèi)完成的生殖繁育過程。
同樣的制備人造精子方式,遷移到了猴子、人類這樣的靈長(zhǎng)類動(dòng)物身上,又是漫長(zhǎng)的探索過程—和一般哺乳類動(dòng)物自體生產(chǎn)精子需要1個(gè)月左右的時(shí)間長(zhǎng)度相比,人體若要自然制造精子需要近3個(gè)月的時(shí)間,是身體中最長(zhǎng)、最復(fù)雜的進(jìn)程之一。這漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過程,每一步的體外模擬都需要極度的精細(xì)與突破。
此次成功繁育實(shí)驗(yàn)猴的突破,便是將這一復(fù)雜進(jìn)程中最重要的一步—減數(shù)分裂成功完成。所謂減數(shù)分裂,是精子失去一半染色體,由此才能與有另一半染色體的卵子配對(duì)、產(chǎn)生胚胎的過程。在本次實(shí)驗(yàn)中,研究人員用化學(xué)物、荷爾蒙及睪丸組織—無需完整睪丸,引導(dǎo)胚胎干細(xì)胞發(fā)展成精子細(xì)胞,并突破性完成了人工的減數(shù)分裂,不必等到細(xì)胞發(fā)育成為成熟精子,只要以體外人工授精方式將精子細(xì)胞注射進(jìn)入卵子,便可孕育出胚胎。
由此,一個(gè)事實(shí)浮現(xiàn)出來:從有性生殖中無法缺失、至關(guān)重要的角色,變成一個(gè)介質(zhì)、橋梁,再到只需要“睪丸組織”碎片……人造精子技術(shù)每精進(jìn)一步,便好像是對(duì)“男性”存在意義本身的消解。
人造精子是“流水線”產(chǎn)品,遺傳信息完全相同,對(duì)物種進(jìn)化的危害有多大,沒人說得清。
甚至,不完整的“睪丸組織”好像也不再是必須:早在2008年,人造精子技術(shù)剛剛起步之時(shí),納耶尼亞教授便提出,女性骨髓或可制成精子,一時(shí)引起軒然大波;2013年,日本京都大學(xué)的研究表明,皮膚細(xì)胞可以培育出原始生殖細(xì)胞,而原始生殖細(xì)胞放入睪丸及卵巢后,就可以分別生長(zhǎng)為精子及卵子—在這個(gè)理論上,女性細(xì)胞也可以通過放入睪丸中發(fā)展成精子,那么兩名女性也可以繁殖出下一代;2023年,“睪丸”成了在實(shí)驗(yàn)室中的“睪丸組織”。
未來,再過10年或更短,“睪丸組織”是否會(huì)是某種成熟的生產(chǎn)線“器皿”,徹底與個(gè)體男性脫離?在技術(shù)突飛猛進(jìn)的現(xiàn)代社會(huì),一切并非是天方夜譚。
多年以前,當(dāng)精子庫(kù)出現(xiàn)時(shí),國(guó)際社會(huì)便廣泛討論過男性在繁殖中的作用是否將被技術(shù)替代的話題。
李勁松院士曾在過往的采訪中表示,徹底拋棄男性的繁殖,“從技術(shù)層面是可以的”,但是如果從生物進(jìn)化的角度來看,顯然是極不合理的。
精子的產(chǎn)生在減數(shù)分裂中會(huì)發(fā)生姐妹染色體的互換,由此不斷完成物種的進(jìn)化。但人造精子是“流水線”產(chǎn)品,遺傳信息完全相同,對(duì)物種進(jìn)化的危害有多大,沒人說得清。
事實(shí)上,即便收回長(zhǎng)遠(yuǎn)的目光,從目前的研究成果看,人造精子培育而出的生命質(zhì)量也令人擔(dān)憂。
首次造出人類“人造精子”的納耶尼亞教授所在的研究小組,曾進(jìn)行過人造精子培育試管實(shí)驗(yàn)鼠的觀察:在使用人造精子的400個(gè)受精卵中,僅有7只成功育出鼠崽。這7只中,1只出生后即死亡,另外6只在5個(gè)月后相繼死亡—而正常的老鼠平均壽命應(yīng)為2年左右。
日本研究人員也曾在《自然》雜志發(fā)表了類似實(shí)驗(yàn):24只成功懷孕的小鼠,只有兩只順利生下來—其中也只有一只正常的,被命名為“月亮女神”。
實(shí)驗(yàn)鼠尚且如此,對(duì)人類來說,更難以想象。
人造精子帶來的“單性繁殖”“男性無用”等話題,似乎讓人們忘記了它本來的科學(xué)目的。事實(shí)上,隨著現(xiàn)代社會(huì)的緊張節(jié)奏,環(huán)境、食物與水質(zhì)量堪憂等原因,精子質(zhì)量帶來的不育問題正在全球發(fā)生,其中比例較高的不育原因,便是睪丸無法產(chǎn)生健康的精子。人造精子的研究過程,既是為不育尋找一種新的解決方案,又是珍貴的探索:通過“制造”精子,科學(xué)家們能夠更接近精子的內(nèi)核、更了解精子的構(gòu)成,也就更容易知道缺失的功能該如何通過科學(xué)、醫(yī)療彌補(bǔ)。
此外,人造精子還可以修復(fù)諸多基因?qū)е碌倪z傳?。何磥?,若是人造精子技術(shù)成熟,一些父性攜帶的遺傳疾病或許可以通過人造精子的修復(fù)手段逆轉(zhuǎn),那些“一代復(fù)一代”的痛苦就可以被終結(jié)。
研究人類的生命從何而來、尋找人的構(gòu)成、解開繁殖的謎團(tuán)、尋找應(yīng)對(duì)疾病的方式……科學(xué)的本意,大概不是想取代哪一類人、某一種性別,而是不斷在浩瀚世間“認(rèn)識(shí)我自己”的求索。
特約編輯姜雯 jw@nfcmag.com