實(shí)驗(yàn)室里造出人類精子：一家初創(chuàng)公司的胚胎實(shí)驗(yàn)

一家名為 Paterna Biosciences 的猶他州初創(chuàng)公司最近宣布，他們成功在實(shí)驗(yàn)室里培育出了功能性的人類精子，并用這些精子制造出了看起來健康的胚胎。如果這項(xiàng)技術(shù)最終成熟，某些類型的男性不育癥患者或許將有機(jī)會(huì)擁有生物學(xué)意義上的后代。

不過，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)尚未經(jīng)過同行評(píng)審期刊發(fā)表，也未被獨(dú)立機(jī)構(gòu)驗(yàn)證。WIRED 雜志率先報(bào)道了這一進(jìn)展。

要理解這件事為什么值得關(guān)注，得先說說"體外精子發(fā)生"（in vitro spermatogenesis）這個(gè)概念。簡(jiǎn)單來說，就是讓精子在身體外面完成從干細(xì)胞到成熟精子的全過程。科學(xué)家們?yōu)榇艘呀?jīng)努力了將近一個(gè)世紀(jì)。2011年，一個(gè)日本團(tuán)隊(duì)首次在實(shí)驗(yàn)室里培育出具有功能的小鼠精子，但人類的精子制造起來要困難得多。

法國(guó)生物技術(shù)公司 Kallistem 曾在2015年聲稱實(shí)現(xiàn)了體外精子發(fā)生，但一些外部研究人員質(zhì)疑那些精子是否完全發(fā)育成熟，該公司也未能證明這些精子能夠使卵子受精。

人體內(nèi)制造精子是一個(gè)耗時(shí)兩個(gè)多月、包含多個(gè)步驟的精密過程。首先，精子形成的干細(xì)胞在睪丸中緊密盤繞的曲細(xì)精管內(nèi)產(chǎn)生，然后經(jīng)歷減數(shù)分裂，分裂成攜帶23條染色體的細(xì)胞——這時(shí)候精子也開始長(zhǎng)出尾巴和頭部結(jié)構(gòu)，為游泳做準(zhǔn)備。接著，精子移動(dòng)到睪丸的另一個(gè)部位，獲得游泳能力。最后，輸精管將精子輸送并釋放到精液中。

"每一個(gè)步驟都有非常嚴(yán)格的控制機(jī)制，"Paterna 的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人 Alexander Pastuszak 說。他同時(shí)是一名獲得委員會(huì)認(rèn)證的泌尿科醫(yī)生，也是猶他大學(xué)醫(yī)學(xué)院外科系的副教授。"我們已經(jīng)弄清楚了教會(huì)這些干細(xì)胞變成成熟、正常精子所需的指令。"

Paterna 最初嘗試在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)睪丸曲細(xì)精管來衍生精子，但發(fā)現(xiàn)這不是最佳方案。最終，公司找到了一種方法：只在培養(yǎng)皿中培育精子形成的干細(xì)胞，并誘導(dǎo)它們變成精子。研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用計(jì)算生物學(xué)來預(yù)測(cè)精子制造過程中每一步重要的分子信號(hào)，然后測(cè)試各種分子組合來誘導(dǎo)每個(gè)階段，直到確定正確的"配方"。

"這太重要了，"貝勒醫(yī)學(xué)院泌尿?qū)W教授 Larry Lipshultz 評(píng)價(jià)道。他沒有參與 Paterna 的工作。"人們以前不理解，或者說從未弄清楚，必須向這些細(xì)胞提供哪些生長(zhǎng)因子才能讓它們變成成熟精子。顯然，他們已經(jīng)識(shí)別出了這些物質(zhì)。"

在實(shí)驗(yàn)室中生成精子一直是生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的長(zhǎng)期目標(biāo)。對(duì)于因癌癥治療等原因?qū)е戮由墒軗p的男性，以及某些非梗阻性無精子癥患者——他們的睪丸中可能存在精子干細(xì)胞，但無法自然產(chǎn)生成熟精子——這項(xiàng)技術(shù)理論上提供了一條新的路徑。

Pastuszak 表示，公司的下一步是證明這些實(shí)驗(yàn)室培育的精子能夠正常受精并發(fā)育成健康的胎兒。目前他們只走到了胚胎階段，而且"看起來健康"不等于"確實(shí)健康"——胚胎的染色體是否正常、發(fā)育潛能如何，都需要更深入的驗(yàn)證。

還有一個(gè)懸而未決的問題：這些精子是否具備完整的表觀遺傳標(biāo)記？精子不僅是DNA的載體，還攜帶了指導(dǎo)胚胎發(fā)育的化學(xué)"開關(guān)"。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境能否復(fù)制這些精細(xì)的調(diào)控信號(hào)，目前還是未知數(shù)。

從商業(yè)角度看，Paterna 的技術(shù)路線選擇頗具巧思。他們沒有執(zhí)著于重建復(fù)雜的睪丸組織結(jié)構(gòu)，而是抓住了"干細(xì)胞+分子信號(hào)"這個(gè)更簡(jiǎn)潔的切入點(diǎn)。這種"降維"思路在生物工程領(lǐng)域越來越常見——與其模擬整個(gè)器官，不如識(shí)別出關(guān)鍵的調(diào)控節(jié)點(diǎn)。

但這也意味著更高的監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)。美國(guó) FDA 對(duì)實(shí)驗(yàn)室培育的生殖細(xì)胞有嚴(yán)格規(guī)定，任何涉及人類胚胎的研究都走在倫理與法律的高空鋼索上。Paterna 尚未披露其胚胎實(shí)驗(yàn)的具體倫理審查細(xì)節(jié)，這是外界需要持續(xù)關(guān)注的信息缺口。

回顧歷史，生殖醫(yī)學(xué)的每次突破都伴隨著漫長(zhǎng)的驗(yàn)證期。1978年首例試管嬰兒誕生前，科學(xué)家們經(jīng)歷了超過十年的胚胎培養(yǎng)摸索；1992年卵胞漿內(nèi)單精子注射技術(shù)（ICSI）問世后，又花了數(shù)年才確認(rèn)其后代的安全性。Paterna 的聲明無論最終能否經(jīng)住檢驗(yàn)，都再次提出了一個(gè)老問題：當(dāng)我們能夠拆解生命的制造流程時(shí)，"自然"與"人工"的邊界究竟在哪里？

對(duì)于正在等待的夫婦來說，這個(gè)數(shù)字可能更有意義：全球約有7000萬(wàn)對(duì)夫婦面臨不孕問題，其中男性因素占一半左右。如果體外精子發(fā)生技術(shù)最終成熟，它可能打開一扇現(xiàn)在還不存在的門——盡管這扇門距離真正推開，可能還有很長(zhǎng)的路要走。