作者:胡珉琦 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2014/12/18 23:27:57
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“聪明”的小鼠可以追赶人类吗

 

20世纪末的一部电影《深海变种》中,科学家为了研制抗老年痴呆症的神奇药丸,以古老的生物鲨鱼为实验对象,加大其脑容量,以便萃取更多脑蛋白,却使得鲨鱼越来越强大,最终演变为一场巨大的灾难。

诞生高智商动物是科幻作品经久不衰的主题之一。而近日,美国罗切斯特大学医学中心的科学家将人类大脑细胞注入到小鼠中,结果发现,它们变得比同类更为“聪明”。(相关论文)

不必担心,“半人脑老鼠”实验并不是为了创造出更为强大的变种,而是为了更好地了解人类的脑部疾病。

“半人脑老鼠”还是老鼠

罗切斯特大学的研究团队给小鼠注入了从捐赠的人类胎儿中提取的未分化的神经胶质细胞。在接下去一年的时间里,它们分化成了成熟的星形胶质细胞,数量也由最初的30万增殖到了1200万个,并替代了小鼠大脑原有的相同类型的细胞。

对比发现,在针对小鼠的记忆和认知的标准测试中,“半人脑老鼠”比正常小鼠的记忆力提升了四倍。因此,研究人员认为,通过注射植入人类大脑细胞可使动物们变得更加聪明。

对此,有科学家担忧,这类实验可能导致一些高智商动物的诞生。不过,该研究负责人、美国罗切斯特大学医学中心研究员史蒂芬·高德曼博士则表示,该研究并不是在老鼠身体上培育人类大脑,只是提高老鼠大脑神经细胞系统的效能,并不会出现类似人类的思维能力。

北京大学心理系教授沈政向《中国科学报》记者解释,神经胶质细胞并非神经元。它们广泛分布于中枢和周围神经系统,数量比神经元大得多。它们参与神经元的活动,但主要是对神经元具有支持、保护、营养等功能,而没有感受刺激和传导冲动的功能,因此,它们并不是神经活动的载体,不可能传递信息。

“从本质上说,‘半人脑老鼠’还是老鼠,不可能成为变种。”沈政说。

动物变种的伦理界限

事实上,此类“半人脑老鼠”实验并不是新近出现的研究。

2005年,加利福尼亚圣地亚哥索克研究院遗传学实验室教授弗瑞德·盖奇带领的研究团队,将人类胚胎干细胞植入了几只只有14天大的实验鼠胚胎内,每只实验鼠胚胎植入10万枚。这些小老鼠出生时大脑里就携带了0.1%的人类脑细胞。

研究发现,那些植入老鼠胚胎的人类胚胎干细胞虽然不是很成熟,但却能在老鼠的胚胎中继续发育成熟,并和老鼠的干细胞融合在一起,共同形成老鼠的新脑。

该实验在当时还引来了不小的伦理争议。

人兽杂交生物,将使得人类与动物的界限被打破,稳定的生态平衡遭到破坏。

“当它们具有一部分人类的属性时,它们的道德地位都需要被重新考量。”北京协和医学院人文学院教授张新庆认为,到时,人与这种生物的关系,这种生物与周围环境的关系都要重新建立。

但在张新庆看来,这种结果的可能性本身是受到质疑的。“因为人类的大脑是一个整体,只增强动物某些部分的神经细胞,无法使它们拥有人类大脑的复杂功能。”

正如瑞德·盖奇所说,它们距离人脑和人性还有些遥远。

不过,也正是考虑到潜在的伦理风险,研究人员一般在开展这类实验时还是非常小心的。 他们将确保这些实验动物在可能表现出人类的某些行为特征时,立即停止试验。

高德曼也表示,研究团队不会尝试把人类细胞植入到猴子体内。

干细胞治疗研究的普遍策略

如果不是为了诞生高智商动物,跨物种动物干细胞移植的实验目的何在?

高德曼认为,具备混种大脑的老鼠对于研究精神分裂症等精神方面的疾病具有重要意义,还可用于测试多发性硬化症等疾病的新治疗方案。

这是因为,研究团队在一个平行实验中发现,当人类未分化的神经胶质细胞被植入到难以形成髓磷脂的小鼠体内时,它们会分化成少突胶质细胞。髓鞘具有绝缘作用,可以防止神经冲动传导时的电流扩散,保证神经元活动不会相互干扰。如果髓鞘缺失,可能诱发多发性硬化症。而髓鞘本身就是由少突胶质细胞突起形成的。因此,神经胶质细胞移植可能用于治疗此类中枢神经脱髓鞘疾病。

就在今年10月,《美国科学院院刊》(PNAS)发表了一篇北京大学分子医学研究所周专教授研究团队的文章。他们在体外培养的条件下,将人源胚胎干细胞分化产生神经干细胞,以65%的效率定向转化为多巴胺样神经元,并将这些神经元移植到了患有帕金森病大鼠的纹状体中。结果显示,这些移植的多巴胺样神经元可以通过分泌多巴胺,使纹状体中多巴胺的释放和再摄取得到显著的改善,而且还缓解了患帕金森病大鼠的运动功能障碍。

该论文第一作者、北京大学分子医学研究所博士研究生康新江告诉《中国科学报》记者,目前,干细胞治疗研究的普遍策略就是把人类的干细胞移植到大、小鼠中进行研究。“这类实验的目的是在动物中验证干细胞的治疗作用或治疗机制。”

不难理解,按照传统的动物模型,一般采用同种动物移植,但无法消除的是与临床试验的跨度。跨物种动物干细胞移植实验则可以作为与人体实验之间的中间桥梁。

国家干细胞工程技术研究中心主任、中国医学科学院血液学研究所教授韩忠朝也表示,通过这种实验设计,可以帮助研究人员在进行人体试验前就大致判断是否有治疗可能、是否有严重的并发症。

康新江提到,尽管人类细胞移植到小鼠中与移植到人类自身的作用从理论上来说是一致的,跨物种的细胞注射后通常还是存在免疫排斥的。

因此,韩忠朝解释,有时根据需要,研究人员会选择免疫缺陷的小鼠来做实验,减少排异反应。

“值得注意的是,有的组织,例如神经系统,本身就少见排异。”韩忠朝说,“这是因为,排异与免疫细胞反应有关,而神经组织免疫细胞较少。”

 
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2014/12/19 9:50:01 jackiekeyi
比译文详尽,有我国专家观点。
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