小鼠胚胎的光学显微图像。科学家正在培育含人类细胞的小鼠。

图源：亚瑟·钱/科学图片库  

研究人员已成功培育出器官含人类细胞的小鼠，他们采用了一种便捷且出人意料的方法——将人类细胞直接注射到怀孕母鼠的羊水中。该方法培育出的幼鼠，其肠道、肝脏和大脑中散布着人类细胞。但研究人员表示，若想让这项技术发挥实用价值，还需开展更多工作，以提高器官中人类细胞的占比。  

人-动物嵌合体研究是一个令人兴奋却充满挑战的领域。通过诱导人类细胞在动物胚胎中生长，研究人员得以探究人体组织的发育过程。而该研究的长期目标，是培育出可用于器官移植的人类器官。  

6月12日，在香港举行的国际干细胞研究学会会议上，研究团队展示了这项最新技术。出席该会议的东京理科研究所干细胞科学家Hideki Masaki称，这一技术可能为该领域带来“颠覆性变革”。目前相关数据尚未经过同行评审。  

嵌合体培育的常规挑战  

通常情况下，研究人员会将人类干细胞引入培养皿中其他物种（如猪或小鼠）的胚胎，以制备嵌合体。但该技术面临的一大难题是：仅有少量人类细胞能存活，且存活细胞也难以长期存续。此外，注射的细胞具有多能性，理论上可发育为体内任何类型的细胞——这一过程需要研究人员设法调控。  

美国休斯顿德克萨斯大学MD安德森癌症中心的生物医学工程师Xiling Shen希望找到改进这些技术的方法，以确保更多人类细胞在操作中存活，并定向迁移至特定器官。他与美国加州洛杉矶Terasaki生物医学创新研究所的发育生物学家Qiang Huang及其同事认为：若让人类细胞先成熟为三维人体组织模型（即类器官），再进行注射，这些细胞可能会更具耐受性。  

“疯狂”的实验  

研究团队利用重编程干细胞，在培养皿中培育出人类肠道、肝脏和大脑的类器官。Shen介绍，随后他们将这些类器官注射到怀有早期胚胎的母鼠羊水中。“我们甚至没有破坏胚胎壁，”Shen说，就这样将细胞引入了胚胎。最终，母鼠将胚胎孕育至足月。  

“这是个疯狂的实验，我原本没抱任何期望，”Shen坦言。  

人类细胞被注射到小鼠羊水后短短几天内，便开始侵入发育中的胚胎并增殖，且仅在其“同源”器官中生长：肠道类器官细胞进入肠道，肝脏类器官细胞进入肝脏，大脑类器官细胞进入大脑皮层区域。幼鼠出生一个月后，研究人员发现约10%的幼鼠肠道中含有人类细胞，这些细胞约占肠道细胞总量的1%。“肠道中会出现源自注射人类类器官的细胞区段，”Shen说。而肝脏和大脑中人类细胞的占比更低。Shen表示，总体而言，该方法的成功率较低，他们正探索提升成功率的方法。  

这些人类细胞似乎具备正常功能。例如，人类肝细胞能合成人类白蛋白（一种常见的肝脏蛋白）。Shen还提到，这些细胞在幼鼠出生两个月后仍存在，“相当稳定”。  

细胞的定向迁移  

Masaki认为，实验结果令人惊讶。“注射的类器官在胎儿周围漂浮，并侵入胚胎内部。”  

“如果通过向羊膜腔注射细胞就能制备嵌合体，那将是一种非常便捷的方法，”同样出席该会议的美国加州斯坦福大学干细胞生物学家Hiromitsu Nakauchi表示，他可能会亲自尝试该方法。  

此前，一些研究人员曾对将人类细胞引入动物大脑的做法提出伦理担忧，担心这可能会赋予动物类似人类的认知能力。Shen回应称，目前其实验中小鼠大脑中的人类细胞占比极低，但如果有更多人类组织融入，认知问题可能会成为隐患。