微型人脑已植入啮齿动物的大脑

砺道智库 玉明

伦理辩论往往伴随着重大的科学进步。考虑到1970年代和1980年代，体外受精研究真正开始了。为了回应对可能构成生命的担忧，科学界采取了一项原则，即任何人都不应允许体外胚胎发育到大脑开始形成的程度。

快进到现在。脑类器官的发展-在实验室中由干细胞或“皮氏培养皿中的大脑”（有人称它们为大脑）产生的大脑结构-带来了前所未有的可能性，而有关体外受精的争论发生了。

“当制定了体外胚胎不发育大脑的原理时，可以想到的是体外可以发育大脑的唯一方法是在胚胎中，但是脑器官很明显地不再如此，”哈佛医学学校遗传学家约翰·阿赫（John Aach）告诉西克（Seeker）。“因此，一个问题是：针对胚胎中发育的大脑的规则适用于培养皿中孤立的大脑的规则，应该适用多远？”

2017年神经科学学会年会Neuroscience的研究人员宣布，他们已经成功地将脑类器官移植到了啮齿动物的大脑中。

 干细胞衍生的脑器官的横截面，其中放射状胶质干细胞显示为红色，神经元显示为蓝色，AXL受体显示为绿色。

科学家们已经将人类神经细胞移植到啮齿动物的大脑中大约五十年了，所以这并不是什么新鲜事。然而，由索尔克研究所（Salk Institute）的Fred“ Rusty” Gage及其团队进行的这项新研究克服了创建功能性脑部脑器官的主要障碍：为其提供血液，以使他们基本上可以独立生活和发挥功能。

正如盖奇（Gage）和他的团队写道：“在这里，我们描述了通过将体外生长的类器官移植到成年小鼠大脑中，生成血管化且具有电生理活性的人脑类器官。”

“植入的小鼠是有生存力的，并且具有长而高的存活率，” Gage和他的同事继续说道。“此外，组织学和免疫染色分析显示完整的带有成熟神经元的移植物，以及从植入物到宿主小鼠大脑多个区域的广泛轴突轨迹。”

内布拉斯加大学医学中心的研究人员将宣布他们已经基于包含啮齿动物和人类脑组织的“嵌合小鼠脑模型”确定了唐氏综合症的治疗目标。  

由宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的Han-Chiao Isaac Chen领导的另一个研究小组将宣布，他们也将人脑类器官移植到啮齿动物的大脑中，以开发针对失去的脑组织的细胞替代疗法并恢复神经功能。。

Chen和他的团队写道： “我们的研究结果表明，人脑类器官在移植受免疫抑制的大鼠后至少可以存活2个月，在宿主大脑中长出突起，并可能整合到视觉网络中。”

本研究和其他相关研究的长期目标很难引起争议。它们可能包括恢复盲人的视力，消除唐氏综合症等疾病，消除阿尔茨海默氏症和帕金森氏症的破坏性影响等等。

Song Hongjun是约翰霍普金斯医学院的神经科学家。他的团队一直在使用人脑类器官来识别脑肿瘤和其他脑部疾病的机制和治疗策略。Song和他的同事在寻找一种抗Zika感染的抗病毒药物方面也取得了重大进展，该药物可以损害胎儿的大脑。

当被问及大脑类器官动物是否可以思考或表现出其他精神状态时，宋说：“我认为这是一个有趣的问题，我们目前不知道答案，仅仅是因为我们不确定意识是什么。”

他继续说：“我们知道一些大脑类器官可以成熟并表现出神经元活动，甚至是神经元活动的模式。” “但是目前脑类器官表现出类似于早期胎儿大脑直到妊娠中期和中期的特性。随着科学技术的发展，我们需要重新审视这个问题。”

麦吉尔大学生物医学伦理学系副教授乔纳森·金梅尔曼（Jonathan Kimmelman）表示，关于人脑类器官的研究有两个主要的伦理学问题。他说，第一个与动物福利有关。

他解释说：“通过基因修饰，细胞移植或类器官移植对非人类动物的大脑进行修饰，有可能改变动物的大脑功能。” “这可能会引起动物物种所不常见的现象，这些现象可能导致更大的痛苦，或者导致不同的行为需求，需要最大限度地减少痛苦。”

例如，他说，引起动物恐惧和焦虑加剧的修饰具有明显增加其痛苦的潜力。

纽约黑斯廷斯中心研究主任约瑟芬·约翰斯顿（Josephine Johnston）也表达了这种担忧。

约翰斯顿说：“我认为，对动物进行改造以使其变得更人性化-或以某种方式变得更具感知力，智慧，意识-意味着什么，等等–引起了动物福利方面的关注，并质疑这些变化对动物道德状况的后果，”告诉搜索者。

金梅尔曼说，与脑部类器官有关的第二个主要问题是动物获得与人一样的智力或感觉的前景。

他说：“在研究的这一点上，我们正在谈论'科幻小说'，这在啮齿动物实验的背景下几乎是不可想象的。” “尽管如此，在授权（并允许继续）任何有可能赋予人类智力能力的实验方面，都需要严格限制。”

加拿大多伦多病童医院发展与干细胞生物学计划的资深科学家珍妮特·罗森特（Janet Rossant）表示，应该采取措施限制对实验所要求的组织以外的其他有害贡献。

Aach指出，他和其他研究人员在推进脑类器官的研究方面面临着另一个难题。他说，类器官对实际器官的建模越紧密，相关知识就会越好。例如，如果一个研究小组希望通过肝脏类器官来研究人类肝脏，则类器官应具有与实际肝脏相同形式的相同种类的细胞。

“但是，对于像肝脏这样的器官而言，制造准确的肝脏类器官的目标并没有引起特殊的伦理问题，但对于大脑而言，问题却截然不同，因为您可以更准确地建立大脑的大脑类器官模型，询问您是否正在尝试可能会经历疼痛或思考的事物，而我们对进行可能会引起疼痛或困扰的实验抱有强烈的道德保留，” Aach说。

但是，他补充说，甚至还有一个更难考虑的问题。Aach表示，禁止胚胎中的大脑发育的想法是，胚胎脑通常会发育为成熟的大脑，可以支持我们最终在儿童和成人时会经历的各种思想和意识。 他说：“对于没有以这些正常方式发育的大脑可能发生的事情，我们真的没有明确的概念。”

 “但是从类器官研究中我们知道的一件事是，碟子的发育可能是非常可塑性的，并且轨迹与通常发生的情况非常不同。因此，我们必须开始问：如果可能需要正常的大脑发育来支持我们所关注的思想或意识水平，那会发生什么呢？

他说：“仅仅因为类器官器官的发育可能不像正常的胚胎大脑那样，并不意味着我们可能对在盘中发育的大脑的所有道德关注都消失了。”

宋说：“随着技术的发展，我们应该就此类研究的潜在影响，包括道德问题进行讨论。”

因此，阿赫（Aach）等人呼吁领先的科学家以及其他非科学领域的领导者组织一系列调查，以探讨在何处以及如何为大脑类器官研究设定边界。

Aach认为，针对此类研究制定具体的指导方针或定义具体的界限为时过早，但是这一天已经到来，也许比我们想象的要早。