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      醫學倫理如何製造一個人——改造生命的科學和被科學塑造的文化

      2021-10-11 9:39:49      點擊:

        2017年夏,英國倫敦大學學院的科學家從菲利普鮑爾的肩上取下一小塊組織,用這些組織的細胞開展了一項特殊的實驗。8個月後,這些細胞發育組裝成了一個迷你大腦:細胞的種類不僅從皮膚細胞轉變成了神經元,而且細胞之間還形成了大腦中那樣的神經連接,能夠傳遞神經信號。

        隨着幹細胞、基因編輯、體細胞克隆、組織工程等技術的發展,這類看似只可能出現在科幻小說中的情節正在或即將成爲現實。在《如何製造一個人》中,菲利普鮑爾回顧了人類認識和改造生命的歷史,並引領讀者去領略這一領域當今最前沿的進展:創造各式各樣的迷你器官並把它們組裝起來;用豬作爲器官工廠,生產可供移植的人體器官;通過3D打印的方法打印組織甚至器官;見證中國科學家創造出世界上首例體細胞克隆猴……

        在增進人類對生命的理解的同時,這些領域的科學進步也在塑造着文化和社會。從小說《弗蘭肯斯坦》到《美麗新世界》,從電影《黑客帝國》到藝術作品“豬的翅膀”,作者引用文學、藝術、電影等諸多領域的例子,展示了科學是如何影響文化和社會風潮的。

        科技的進步不僅會惠及人類的健康,同時也可能帶來前所未見的社會、倫理和哲學問題:是否應該允許創造人和動物的嵌合體生物?胚胎髮育到什麼階段時就應該被視作一個人?對於培育出的有感知能力的迷你大腦,我們應該承擔道德責任嗎?當人腦可以被計算機充分模擬時,人與非人的邊界在哪裏?對於這些問題,作者都以優雅的筆觸逐一進行了探討。讀完這本書後,你對人體、人性以及生命科學的理解將會與此前截然不同。

        菲利普鮑爾,科學作家、英國皇家化學會會士、歐盟委員會合成生物學專家團成員。鮑爾曾在世界著名科學期刊《自然》雜誌擔任編輯超過20年,目前仍是《自然》的顧問編輯。他還是《自然 材料科學》《化學世界》等科學期刊的專欄作家。他撰寫的文章見於《紐約時報》《衛報》《金融時報》《新科學家》等世界著名媒體。

        鮑爾已出版著述超過20部,這些作品都以科學爲主線,涵蓋科學、歷史、文化、社會等領域和話題。其中《鮮豔的泥土:顏料發明史》獲英國技術史學會2003年度圖書獎,《預知社會:羣體行爲的內在法則》獲英國皇家學會2005年度科普圖書獎,《優雅的方法:10個優美的化學實驗》獲英國科學史學會2007年度科普圖書獎,介紹量子物理學的科普圖書《毫不奇怪》被《物理世界》雜誌選爲2018年度最佳圖書。

        由於在科學傳播領域的傑出貢獻,鮑爾獲得了很多榮譽和認可,包括但不限於英國物理學會開爾文勳爵獎章、意大利科學交流基金會拉格朗日獎、美國化學會詹姆斯格雷迪–詹姆斯斯塔克獎。

        零滯後,最前沿:本書英文版出版於2019年,涵蓋了截至2019年的科學研究,以科普圖書中罕見的速度零滯後介紹相關領域正在發生的前沿進展。

        用文學家的語言,介紹最前沿的科學,探討隨之而來的社會倫理問題,思考關於人體和人性的哲學。

        本書中大量最前沿的科學內容此前從未有大衆科普圖書(無論中文還是英文)介紹過。

        一幅科學研究者的羣像,有人推動科學進步,造福全人類,有人留下抹不掉的學術甚至人性污點:漢斯斯佩曼(諾貝爾獎獲得者)、亞歷克西斯卡雷爾(諾貝爾獎獲得者)、羅伯特愛德華茲(諾貝爾獎獲得者)、山中伸彌(諾貝爾獎獲得者)、黃禹錫、小保方晴子、賀建奎……

        《科學》《自然》《柳葉刀》三大著名科學期刊給予本書極高評價,“讀完這本書之後,你對生命科學的認識將會與此前截然不同”(《自然》雜誌)。

        中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心高級研究員、神經科學國家重點實驗室副主任仇子龍作序,中國科學院幹細胞與再生醫學創新研究院研究員、幹細胞與生殖生物學國家重點實驗室副主任李偉傾力推薦。

        《如何製造一個人》講述了細胞生物學的曲折發展歷程,推動讀者思考生命的邊界位居何處。

        引用大量實驗研究結果,作者充分展示了前沿科學可能帶來的變革,同時直視這些技術可能引發的社會和倫理問題,坦承人類還有哪些問題有待探索。

        作爲一名長期從事該領域研究的研究者,很高興看到作者以通俗易懂的語言把哺乳動物生殖、發育和再生領域的前沿研究清晰地展示在這本書裏,並對其中一些研究可能引發的倫理爭議進行了深入的思考。

        對生命感興趣的讀者肯定會從這本書中瞭解到細胞科學的最新知識,同時陷入對人類生命未來的深刻思考,從培養皿中的類器官究竟在多大程度上是生物體,到人類在多大程度上可以重塑生命。

        常規的科普圖書讀者;對帶有“科幻感”的“黑科技”感興趣的讀者(比如趣味對標馬斯克、《黑客帝國》等話題的讀者);對科技進步引發的社會問題感興趣的讀者;部分對文學、社會學、哲學感興趣的讀者。

        幾年前,日本生物學家小林俊寬和中內啓光發現了一種讓幹細胞言聽計從的方法。他們的想法是在宿主動物中爲所需要的器官創造一個“龕位”(niche):對胚胎進行改造,使之失去形成這種器官的能力,從而在這種器官原本的位置上留出一個空間。這一想法源自20 世紀90年代早期的一項研究,在這項研究中,研究人員以一種特殊的小鼠爲研究動物,這種小鼠缺失了一個關鍵的基因,因而無法產生免疫系統的白細胞。當科學家把取自正常小鼠,含有這個基因的胚胎幹細胞注射入缺失這個基因的小鼠胚胎後,他們發現這些胚胎發育成的小鼠能夠產生白細胞。

        這表明宿主的胚胎非常“足智多謀”。上述被注射進胚胎的幹細胞最初並沒有特定的命運:它們可以發育成任何類型的組織。但隨着胚胎的發育,胚胎中原有的細胞似乎在說:“是時候產生免疫細胞了,醫學倫理等等,我們沒有產生白細胞的基因。啊,看,這些‘外來戶’有。乾脆讓它們承擔這個任務吧!”

        當然,細胞並沒有這麼通人性。但有時候,如果不用這種擬人化的表達方式,就很難把其中的原理講得淺顯易懂,因爲細胞的應答方式中似乎蘊含着一種遠見卓識、聰明才智以及團隊協作能力。“似乎”這個詞中蘊含着一種張力,影響着我們看待生命中細胞和組織的身份以及自主性的方式。

        更關鍵的是,生長中的生物體確實會利用來自另一生物體的合適細胞,去主動填補一個空白的“組織龕位”(tissue niche)。2010年,在劍橋大學格登研究所工作的小林俊寬發現,人爲地創造一個龕位能夠誘發這個過程。他和同事首先在小鼠囊胚中敲除了一個對胰腺發育至關重要的基因,然後向這些胚胎中加入了一些取自另一隻小鼠,上述基因仍然正常的細胞。不出意外,這些胚胎發育成了有胰腺的小鼠。兩年後,小林俊寬和中內啓光證明同樣的方法也能用於製造腎臟。

        跨物種地應用這種方法所面臨的挑戰似乎要高出一個數量級。小林俊寬和中內啓光首次“打破物種界限”是藉助小鼠和大鼠完成的:他們在缺乏胰腺形成基因的小鼠體內讓大鼠的胚胎幹細胞發育成了胰腺,也在缺乏胰腺形成基因的大鼠體內讓小鼠的胚胎幹細胞發育成了胰腺。換句話說,由此產生的嵌合體老鼠的胰腺完全是由另一個物種的細胞構成的。

        使用這些小鼠-大鼠嵌合體開展的實驗揭示了一些令我嘖嘖稱奇的現象。在大鼠的多能幹細胞被植入小鼠的胚胎後,這些幹細胞會形成小鼠膽囊的一部分。但大鼠是沒有膽囊的!大鼠的細胞怎麼能形成大鼠自己都沒有的器官呢?顯然,如果條件允許,大鼠細胞擁有形成膽囊組織的能力,小鼠胚胎中“是時候長出膽囊了”的信號解鎖了這種能力。這種能力不是憑空而來的:大鼠和小鼠在進化上的共同祖先確實都有膽囊,但大鼠的膽囊在進化過程中消失了。然而大鼠的細胞仍然把膽囊的發育指令“銘記在心”,就像保存它們進化歷史的記憶一樣。那麼,人類的細胞是否有潛力發育成人類沒有的身體器官(來自我們進化上的祖先發育過程的記憶)呢?

        小林俊寬等人的研究表明,通過跨物種嵌合體來培養器官在齧齒類動物上是可以實現的。那麼人和豬呢?這就沒那麼簡單了。一方面,實驗的時間會更長,因爲豬的妊娠期爲3個月,而小鼠的妊娠期只有3周。另一方面,人類和豬在進化上的親緣關係比小鼠和大鼠的親緣關係要遠得多。

        要在豬體內製造人的器官,第一步是證明可以在豬體內製造出器官的龕位。2013年,小林俊寬和中內啓光的研究發現,在移植了另一頭豬的胚胎幹細胞後,缺乏胰腺發育關鍵基因的豬胚胎確實可以長出胰腺。這樣產生的公豬甚至可以作爲精子的來源,醫學倫理藉助體外受精技術產生更多的“無胰腺”豬,這些豬帶有現成的龕位,可供胰腺生長。

        一項耗時4年的研究搞清楚了這個問題。2017年,美國加州索爾克研究所(Salk Institute)的生物學家胡安卡洛斯伊茲皮蘇阿貝爾蒙特(Juan Carlos Izpisa Belmonte)和同事報道稱,他們製造出了含有人類細胞的豬胚胎。這些研究人員把人誘導多能幹細胞導入囊胚期的豬胚胎,然後讓這些胚胎最多發育了4周。(研究人員不允許這些胚胎進一步發育,以免長有人類組織的豬引發倫理爭議。)儘管這些人類細胞在豬體內的存活率相當低,但仍有一些細胞存活了下來,並發育成肌肉以及一些器官的前體細胞。這個研究團隊還發現,人誘導多能幹細胞也能在牛胚胎中存活,但存活率同樣不高。

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