譚韜等人論文截圖。

在這項(xiàng)研究中，譚韜等人的團(tuán)隊(duì)首先優(yōu)化了前期食蟹猴胚胎培養(yǎng)系統(tǒng)，借助細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)建了3D培養(yǎng)環(huán)境，同時(shí)借助葡萄糖的加入，促進(jìn)了胚胎體外發(fā)育，培養(yǎng)胚胎在形態(tài)、發(fā)育進(jìn)程等與體內(nèi)胚胎高度一致，大約對(duì)應(yīng)體內(nèi)的卡內(nèi)基階段（carnegie stage）8c。

借助這一優(yōu)化的3D培養(yǎng)體系，譚韜等人觀察到早期胚胎發(fā)育過(guò)程的多個(gè)關(guān)鍵事件。他們發(fā)現(xiàn)EMEUC培養(yǎng)的胚胎除了早期神經(jīng)分化，還出現(xiàn)了造血譜系特化，體外胚胎的造血譜系特化高度模擬了體內(nèi)卵黃囊的兩個(gè)波次造血發(fā)生，研究團(tuán)隊(duì)捕獲并識(shí)別了猴第一波次造血的關(guān)鍵前體細(xì)胞（包括生血成血管細(xì)胞、第一波次造血祖細(xì)胞），這也是迄今為止研究人員首次在非人靈長(zhǎng)類胚胎中精確識(shí)別和系統(tǒng)解析到它們。此外，與以往的人多能干細(xì)胞的體外分化體系相比，體外培養(yǎng)的猴胚能夠產(chǎn)生更接近人體內(nèi)第二波次造血的生血內(nèi)皮細(xì)胞，表明該體系有望成為更合適的靈長(zhǎng)類早期造血的研究模型。

除了外胚層和中胚層的譜系特化外，譚韜等人團(tuán)隊(duì)還觀察到內(nèi)胚層的特化，在體外培養(yǎng)猴胚胎中發(fā)現(xiàn)了早期腸（primitive gut）的形成, 其與體內(nèi)猴胚胎及人胚胎腸亞群高度一致。進(jìn)一步的研究揭示了分別與前腸和后腸形成相關(guān)的信號(hào)通路，并提出內(nèi)臟內(nèi)胚層細(xì)胞參與了前、后腸發(fā)育過(guò)程。

第二篇論文來(lái)自中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所的王紅梅研究員、郭帆研究員、李偉研究員和美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)(University of Pennsylvania) 尼古拉斯·普拉切塔（Nicolas Plachta）教授，題為《3D培養(yǎng)體系獲得食蟹猴早期神經(jīng)胚胎形成的過(guò)程》（Neurulation of the cynomolgus monkey embryo achieved from 3D blastocyst culture）。研究者建立了一個(gè)可支持食蟹猴胚胎體外發(fā)育至受精后25天的3D長(zhǎng)時(shí)程培養(yǎng)體系，并基于該體系探究了靈長(zhǎng)類胚胎中晚期原腸運(yùn)動(dòng)和早期神經(jīng)發(fā)育過(guò)程中的核心事件和譜系特征。

王紅梅等人論文截圖。

在這項(xiàng)研究中，王紅梅等人的團(tuán)隊(duì)首先比較了人類和非人靈長(zhǎng)類胚胎2D和3D體外培養(yǎng)體系中胚胎的大小和存活率，發(fā)現(xiàn)2D和3D培養(yǎng)體系都能支持胚胎發(fā)育至胚胎期第20天。在2D體系下，胚胎由于胚外組織發(fā)育旺盛而迅速增大，但內(nèi)部的胚體發(fā)育并不好。而在3D體系下，胚胎的胚外組織生長(zhǎng)受限，但胚體結(jié)構(gòu)顯著發(fā)育。為了保證胚體的發(fā)育，研究者繼續(xù)優(yōu)化3D體系，優(yōu)化后的體系能支持33.7%的食蟹猴胚胎發(fā)育到胚胎期第25天，該體系被命名為3D長(zhǎng)時(shí)程培養(yǎng)體系（prolonged in vitro culture，pIVC）。

借助pIVC系統(tǒng)，王紅梅等人團(tuán)隊(duì)確認(rèn)體外胚胎重現(xiàn)了早期神經(jīng)胚胎形成的多個(gè)關(guān)鍵過(guò)程，包括神經(jīng)嵴形成與特化、神經(jīng)管閉合、神經(jīng)前體細(xì)胞的區(qū)域化、神經(jīng)前體細(xì)胞分化形成神經(jīng)元的過(guò)程等。

pIVC胚胎神經(jīng)管細(xì)胞的特化。 中科院動(dòng)物所 供圖

此外，王紅梅等人還通過(guò)單細(xì)胞多組學(xué)測(cè)序技術(shù)，對(duì)9個(gè)pIVC胚胎的3850個(gè)單細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組和1862個(gè)單細(xì)胞的DNA甲基化和染色質(zhì)可及性進(jìn)行測(cè)序和分析，結(jié)果證實(shí)了體外培養(yǎng)的胚胎形成了內(nèi)、中、外三個(gè)胚層，包括原始生殖細(xì)胞，并且建立了晚期原腸運(yùn)動(dòng)階段的DNA甲基化和染色質(zhì)可及性特征。

據(jù)《自然》報(bào)道，英國(guó)劍橋大學(xué)（the University of Cambridge）發(fā)育生物學(xué)家娜奧米·莫里斯（Naomi Moris）表示，這些研究在開(kāi)發(fā)能比以前更長(zhǎng)時(shí)間地維持子宮外胚胎的方法方面邁出了重要的一步。但她也提出了警示，“在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的胚胎看起來(lái)和行為像真實(shí)的東西之前，還有很長(zhǎng)的路要走。它們（體外培養(yǎng)的胚胎）看起來(lái)仍然與我們期望的略有不同?？隙ㄟ€有改進(jìn)的余地?！?/p>

“14天倫理準(zhǔn)則”是否可以改變？

人類胚胎發(fā)育研究一直遵循“14天倫理準(zhǔn)則” ，即在人類胚胎體外研究工作中，自受精之日起，人類胚胎體外培養(yǎng)的時(shí)間不得超過(guò)14天。

1978年，全球首例試管嬰兒的誕生引起了社會(huì)各界對(duì)胚胎體外培養(yǎng)的巨大關(guān)注。次年，美國(guó)道德咨詢委員會(huì)（Ethics Advisory Board）向美國(guó)衛(wèi)生教育與福利部（U.S. Department of Health, Education, and Welfare，HEW）提交了一份報(bào)告，首次明確了人胚胎體外培養(yǎng)的14天界限。隨后，英國(guó)政府召集了16位專家（包括醫(yī)生、科研人員等）組成“沃諾克委員會(huì)”（Warnock Committee），該委員會(huì)于1984年提出政策和立法建議：“由體外受精產(chǎn)生的人類胚胎，無(wú)論是冷凍狀態(tài)下或非冷凍狀態(tài)下，如果沒(méi)有進(jìn)行胚胎移植，不能在體外存活至超過(guò)受精后第14天?！蓖瑫r(shí)建議將超出期限的人類胚胎研究都定義為刑事犯罪。2004年，中國(guó)科技部和原衛(wèi)生部聯(lián)合頒布的《人胚胎干細(xì)胞研究倫理指導(dǎo)原則》中，也明確了14天準(zhǔn)則的限制。

很長(zhǎng)一段時(shí)間，科學(xué)家們只能實(shí)現(xiàn)人類胚胎在受精后6-7天的體外培養(yǎng)，但隨著研究的不斷進(jìn)步，時(shí)間的限制已經(jīng)在被不斷地突破。

2016年，美國(guó)科學(xué)家阿里·布里凡（Ali Brivanlou）和英國(guó)科學(xué)家瑪格達(dá)萊娜（Magdalena Zernicka-Goetz）分別在《自然》(Nature)和《自然細(xì)胞生物學(xué)》（Nature Cell Biology）發(fā)表研究成果，實(shí)現(xiàn)了人胚胎受精后13天的培養(yǎng)，逼近14天的期限。

為規(guī)避進(jìn)一步研究的倫理限制，譚韜等人團(tuán)隊(duì)、王紅梅等人團(tuán)隊(duì)研究靈長(zhǎng)類胚胎的體外培養(yǎng)體系，并同時(shí)于2019年11月在《科學(xué)》（Science）雜志發(fā)文，表明實(shí)現(xiàn)了食蟹猴胚胎體外20天的培養(yǎng)。

2022年，譚韜、季維智在《科學(xué)與社會(huì)》期刊發(fā)文提問(wèn)：“這些研究表明，人類胚胎體外培養(yǎng)超過(guò)14天，完全理解人類原腸運(yùn)動(dòng)機(jī)制是有可能的。在前沿科學(xué)研究和人類健康的需求推動(dòng)下，‘14天倫理準(zhǔn)則’是不是必須繼續(xù)嚴(yán)格遵守、保持不變？”

高紹榮向澎湃科技表示，“全世界很多科學(xué)家都在討論‘14天倫理準(zhǔn)則’是否需要改變這件事，但改變并不容易。目前‘14天倫理準(zhǔn)則’是否進(jìn)行修改由各國(guó)各自把握，中國(guó)還沒(méi)有修改，各個(gè)國(guó)家也還沒(méi)有制定相關(guān)的規(guī)制，還需要更多討論?！?/p>

2021年，國(guó)際干細(xì)胞研究學(xué)會(huì)發(fā)布的干細(xì)胞研究及其向醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化應(yīng)用的最新指南建議：“考慮到人胚胎培養(yǎng)取得的進(jìn)展，以及這類研究具有創(chuàng)造促進(jìn)人類生命健康和福祉的有益知識(shí)的潛力，14天后胚胎的研究如果在某個(gè)國(guó)家（或地區(qū)）獲得廣泛的公眾支持，并且地方政策和法規(guī)允許的話，可以開(kāi)展相關(guān)研究?！?/p>

譚韜和季維智認(rèn)為，相關(guān)的倫理規(guī)制存在一定的滯后?！斑@種倫理規(guī)制的滯后將會(huì)影響我國(guó)在此方面的創(chuàng)新發(fā)展和生命科學(xué)的前沿領(lǐng)域取得新的突破，為解決不孕不育和發(fā)育疾病服務(wù)。是時(shí)候重新評(píng)估14天的限制，對(duì)14天后人胚胎研究制定新的倫理規(guī)制?！?/p>