實驗室里"種"出人類精子：一家初創(chuàng)公司的野心與懸念

人類精子能在培養(yǎng)皿里長出來嗎？一家美國公司說，他們已經(jīng)做到了。

猶他州的生物技術(shù)初創(chuàng)公司 Paterna Biosciences 近日宣布，他們成功在實驗室中培育出了功能性的人類精子，并用這些精子制造出了"外觀健康"的胚胎。如果這一技術(shù)最終被證實可行，它可能為某些類型的男性不育癥患者帶來擁有生物學(xué)后代的機會。

不過，在興奮之前，有必要先潑一點冷水：這些發(fā)現(xiàn)尚未經(jīng)過同行評審期刊發(fā)表，也未被獨立機構(gòu)驗證。WIRED 雜志是首家報道這一進展的媒體。

近一個世紀(jì)的難題

用科學(xué)術(shù)語說，這項技術(shù)叫做"體外精子發(fā)生"（in vitro spermatogenesis）——讓精子在身體外面完成發(fā)育。科學(xué)家們?yōu)榇艘呀?jīng)努力了將近一百年。

2011年，一個日本研究團隊首次在實驗室中培育出具有活性的小鼠精子，但人類精子的制造難度顯然更高。2015年，法國生物技術(shù)公司 Kallistem 也曾聲稱實現(xiàn)了體外精子發(fā)生，但外部研究人員質(zhì)疑其精子是否完全發(fā)育成熟，該公司也未能證明這些精子能夠使卵子受精。

Paterna 的進展如果屬實，將是這一領(lǐng)域的實質(zhì)性突破。

精子是怎么"種"出來的

要理解這項技術(shù)的難點，得先看看精子在體內(nèi)是怎么成熟的。

整個過程需要兩個多月，分好幾步走。首先，睪丸中 tightly coiled 的曲細精管會產(chǎn)生精原干細胞——這是精子的"種子"。這些干細胞經(jīng)歷減數(shù)分裂，染色體數(shù)目減半，變成只有23條染色體的細胞。與此同時，它們還要長出尾巴和頭部結(jié)構(gòu)，才能具備游泳的能力。

但這還沒完。精子還得移動到睪丸的另一個區(qū)域，獲得真正的游動能力。最后，輸精管把它們運送到精液中。每一步都有極其嚴(yán)格的調(diào)控機制，錯一步就可能前功盡棄。

Paterna 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼 CEO Alexander Pastuszak 這樣描述挑戰(zhàn)："我們在每一步都發(fā)現(xiàn)了非常嚴(yán)格的控制機制。"他本人是認(rèn)證泌尿科醫(yī)生，也是猶他大學(xué)醫(yī)學(xué)院外科副教授。他說："我們搞清楚了教導(dǎo)這些干細胞變成成熟、正常精子所需的指令。"

公司最初嘗試在實驗室中培養(yǎng)睪丸曲細精管來衍生精子，但發(fā)現(xiàn)這不是最佳方案。最終，他們找到了一種方法：直接在培養(yǎng)皿中培育精原干細胞，并誘導(dǎo)它們變成精子。

具體怎么做？團隊用計算生物學(xué)預(yù)測了精子制造過程中每一步重要的分子信號，然后測試各種分子組合來誘導(dǎo)每個階段，直到找到正確的"配方"。

一個旁觀者的評價

貝勒醫(yī)學(xué)院泌尿?qū)W教授 Larry Lipshultz 沒有參與 Paterna 的研究，但他評價說："這很重要。"

他解釋了過去的研究瓶頸："人們不理解，或者說從未搞清楚，必須向這些細胞提供哪些生長因子才能讓它們變成成熟精子。顯然，他們已經(jīng)識別出了這些物質(zhì)。"

誰可能需要這項技術(shù)

實驗室制造精子的長期目標(biāo)，是為那些無法自然產(chǎn)生精子的男性提供幫助。

據(jù)估計，全球約1%的男性患有無精子癥——精液中完全檢測不到精子。其中一部分人是因為輸精管阻塞等"管道問題"，可以通過手術(shù)取精解決；但另一部分人的問題在于精子生成本身，睪丸中找不到成熟的精子，甚至找不到足夠的干細胞來啟動這個過程。

對于后者，目前的醫(yī)學(xué)幾乎無能為力。體外精子發(fā)生如果成功，理論上可以從這些患者體內(nèi)提取少量干細胞（哪怕很少），在實驗室中擴增并誘導(dǎo)成熟，然后用于輔助生殖。

未解的懸念

盡管 Paterna 的描述令人振奮，但關(guān)鍵問題仍然懸而未決。

公司聲稱用實驗室培育的精子制造出了"外觀健康"的胚胎，但"外觀健康"不等于"能夠發(fā)育成健康嬰兒"。胚胎的染色體是否正常？表觀遺傳標(biāo)記是否完整？這些精子能否支持胚胎發(fā)育到足月？目前都沒有答案。

更重要的是，科學(xué)史上從不缺少"看起來突破了但后續(xù)證偽"的案例。2015年 Kallistem 的聲明就是前車之鑒。在沒有獨立驗證、沒有同行評審論文的情況下，任何結(jié)論都只能是初步的。

Pastuszak 本人也強調(diào)，公司正在準(zhǔn)備發(fā)表研究成果，接受科學(xué)界的檢驗。這種謹(jǐn)慎是必要的——在生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，任何技術(shù)的安全性都需要長期追蹤，畢竟它影響的是未來一代人的健康。

技術(shù)之外的思考

拋開科學(xué)驗證的懸念，這項技術(shù)如果最終成熟，還會帶來一系列值得思考的問題。

目前，輔助生殖技術(shù)已經(jīng)讓數(shù)百萬家庭擁有孩子，但每一步都伴隨著倫理討論：胚胎的處置、多胎妊娠的風(fēng)險、代孕的爭議……實驗室制造精子會新增哪些維度？例如，如果可以從皮膚細胞重編程得到干細胞，再誘導(dǎo)為精子，那么"生物學(xué)父親"的定義是否會進一步模糊？

這些不是今天需要回答的問題，但它們是技術(shù)進步必然會帶來的追問。

回到當(dāng)下，Paterna 的聲明更像是一個"值得關(guān)注"的信號，而非"問題已解決"的宣告。近一個世紀(jì)以來，無數(shù)科學(xué)家在這個方向上失敗過。如果這家公司真的找到了正確的分子"配方"，那確實是生殖醫(yī)學(xué)的重要一步——但這一步走多遠，還得等更多數(shù)據(jù)說話。

對于正在經(jīng)歷不育困擾的家庭來說，謹(jǐn)慎的樂觀或許是最合適的姿態(tài)。科學(xué)進展往往比我們希望的慢，但也比想象中更持久。