科學家新視野-人─猴嵌合胚胎 研究的新里程與省思

科學家新視野-人─猴嵌合胚胎 研究的新里程與省思

基於倫理、法規或技術層面限制,該研究最大的困難在於科學家都無法直接在體內觀察人─猴嵌合胚胎的發育過程。這時,胚胎在人造子宮生長或體外培養的技術平臺就顯得格外重要。該研究團隊將人類幹細胞導入猴胚胎後,可使其在體外培養至受精後19天,並得以每日觀察胚胎髮育的狀態,推測人類細胞在人─猴胚胎中發育的方向。但由於體外培養系統的限制,培養至19天的人─猴胚胎存活率已極低;此與鼠胚在體外培養系統或人造子宮環境中的發育情形類似,主要乃因19天后之人─猴嵌合胚胎已無法藉由擴散作用獲取所需養分。

根據本研究室與前人在建立胚胎體外培養系統的研究顯示,目前在未經母體子宮內生長情況下,動物胚胎僅能在體外系統發育至着牀前後的階段;而經母體子宮生長數日後取出的胚胎亦僅能在體外培養至器官生成初期。主要的原因在於,體外系統仍無法真正取代胎盤等胚外組織以及母體與胚胎之間的循環系統,這也正是未來科學家在進行此類相關研究的主要挑戰之一。

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儘管如此,此一跨國研究乃爲人─猴嵌合胚胎初步發育成功之首例,將有助於解析人類胚胎髮育與異種細胞嵌合過程的機制,未來可望應用於與人類發育相關的遺傳疾病之研究,以及利用新興的分子與胚胎生物技術產製人類器官可能性。

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在發育生物學的研究領域中,大多以果蠅、線蟲或斑馬魚等數量龐大的物種較佔優勢;以哺乳類爲題材時也多以齧齒類爲模式動物。其他大型家畜,尤其是靈長類動物的資源彌足珍貴。然而,國內目前仍缺乏非人靈長類動物的來源,導致許多胚胎研究難以直接自靈長類的角度切入,此將延後相關的研究成果應用到人類方面的時程。

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再以本研究室爲例,雖然已能建立胚胎體外培養系統,並積極發展以基因編輯的方法產製腎臟之技術。然而,當未來成功在小鼠體內產製出非小鼠本身的腎臟時,也無法立即應用於產製人類腎臟,而需更進一步瞭解含人類幹細胞與他物種(例如靈長類等)胚胎之間的交互作用,此包括不同發育來源的相容性、發育時程的調控,以及如何提升嵌合效率等課題。

總之,雖然高品質與高分化能力的多能性幹細胞,是人─猴胚胎於體外成功發育的關鍵之一,但是充分的動物資源,如靈長類動物的族羣,更是決定了研究成果的高度與其應用效率;也唯有如此,纔可望拉近國內在此研究領域應用於臨牀階段的距離,亦有助於未來相關研究應用於幹細胞治療、人造子宮與人造器官等項目之潛力。

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