放心,男人暂时还有用
2009年7月8日,伊朗籍生物学家纳耶尼亚教授(Prof.Karim Nayernia)和他的团队,通过一篇发表在《干细胞研究及进展》(Stem Cells and Development)杂志上的论文宣布,他们利用人体胚胎干细胞培育出了“世界首创的人造精子”。
“男性末日到来了!”面对这项科研成果,有人惊呼道。在不久的将来,女性是否不需要男性的参与就能拥有自己的生物学后代?甚至,希特勒尸体上的皮肤细胞可以最终培育成精子,并让女性受孕,产下第三帝国的后代?
纳耶尼亚显然已经习惯这样的喧嚣了。早在2006年,他就从小鼠胚胎中提取出胚胎干细胞,并将它们培育成精子。这些精子使母鼠的卵子成功受精,并最终孕育出7只小老鼠。
“男人马上就可以一边儿凉快去了”
世界上第一颗人造精子,2008年春天诞生在英国纽卡斯尔大学生命中心的B119号实验室里。
当纳耶尼亚第一次从显微镜里观察到人造精细胞长出了小尾巴,完成从人体胚胎干细胞到精子的最后一次华丽变身,整个实验室欢呼雀跃。
“我们跳得老高,又争先恐后地想要抢到显微镜再看一眼。”想起去年那个早春的周四,这个仅剩下耳旁两丛头发的48岁男人爆发出爽朗的大笑,“我还立刻打电话告诉了妻子。”
那一天,实验室的工作人员们早早收工,去街对面的“狗和鹦鹉”酒吧痛快地喝了一顿。若在平时,潜心忙碌到凌晨,直至耳旁响起酒吧关门时的清场音乐才收工,对这群把实验室当家的人来说一点儿也不稀奇。
这一刻的到来,比想象中迟了不少。
3年前的夏天,纳耶尼亚带着一名助手,和成功培育出小鼠人造精子的全部技术,离开了老东家德国哥廷根大学。显然,教授想把实验带入下一个阶段—用人体胚胎干细胞培育精子。早在1991年,德国颁布的《胚胎保护法》,就禁止了任何人类胚胎干细胞研究。尽管2002年1月,德国联邦议院通过一项法案,准许在严格限制下进口胚胎干细胞用于科研,但“各项规定仍非常严苛”。
纳耶尼亚的目的地是英国纽卡斯尔大学,那里有全球知名的英国东北部干细胞研究所(NESCI)。他们企图用与小鼠实验相同的培养基和技术将人体胚胎干细胞培育成精子。
来自男性和女性的人体胚胎干细胞被同时使用,从志愿者骨髓样本中分离出来的间充质干细胞也加入了实验。这意味着,如果实验全面成功,对男人没兴趣又想尝尝做母亲滋味的女人,再不用去精子库挑选一颗来自陌生男子的精子并让自己怀孕,而是可以将同性恋女友身上的骨髓干细胞培育成精子。
实验才开始,外界已忍不住惊呼男性在繁衍后代中的重要地位即将被倾覆。
然而,整整15个月过去,科研人员并未取得任何突破。“那是孤独而令人丧气的15个月。”这个和一般人印象中的“科学狂人”一样总是不修边幅的教授,保留了伊朗和德国带给他的浓重口音,说起话来语速略慢。
科研队伍在纳耶尼亚的带领下逐渐壮大。如今,这个随着一篇论文蜚声国际的实验室已有25名工作人员。他们来自世界各地,沙特阿拉伯、科威特、德国、韩国。“还有两个中国人,”纳耶尼亚强调,“其中一个是我带的博士后,他们非常棒。”
在这25名工作人员中,女性占据了多数席位,有15人。“她们在整个研究过程中可从来没有停止过对我们的调笑呢!”纳耶尼亚回忆道,“男人马上就可以一边儿凉快去了,她们总这样说。”
不知什么时候,实验室的门上还被贴上了一幅漫画。两个科学家正在通过显微镜观察,其中一个对另一个说:“告诉你怎么分辨出哪些精子是‘母的’吧,就是那些正停下找方向的!”
所有这些幽默都成功缓解了实验室的紧张气氛,更指向实验可能带来的结果。最终,研究人员用维生素A的衍生物(一种维甲酸)和其他化学物质混合成新的培养基,人体干细胞在新的“温床”中被培育成了早期的精子──精原干细胞。
除了新型培养基,一种神奇的绿色染色剂也尤为关键。这种染色剂能通过找出特定的蛋白质成分,将已经进化好的精原干细胞标记为绿色。随后,激光分拣器从一堆形形色色的干细胞中精确定位被染成绿色的精原干细胞,并将它们分拣出来。
这些精原干细胞经由激光分拣出来以后,被置入新的培养皿,大约3%的勇士通过了细胞减数分裂(有性生殖的个体在形成生殖细胞过程中发生的一种特殊分裂方式)的关键性跨越,成为了精细胞。最后,这些精细胞长出了帮助它们游动的“小尾巴”,人造精子就此诞生。
而所有来自骨髓干细胞和女性胚胎干细胞的精原干细胞,则不幸被减数分裂挡在门外,全数成为了那97%的“炮灰”。
发生在人造精子培养皿里的激烈竞争和残酷淘汰,一点都不比自然界中的精子逊色。
然而,可别以为3%是个很小的数目。“100万个细胞里有3%的成功率足够了。”实验成功后的纳耶尼亚教授也加入了幽默的行列,“毕竟,要让母体受孕,仅需一个精子呀!”
庆祝人造精子的诞生仅仅用了一个晚上。纳耶尼亚和他的实验室伙伴们必须马不停蹄地将实验继续完善。毕竟,纽卡斯尔大学从2006年陆续给实验室投入了300万~500万英镑的资金,科研人员可不敢随意懈怠。
培育精子所需的培养基成分在不断重复实验后固定下来,用量和浓度均精确到10.6克。在7月8日发表的论文里,详尽的数据、图表和模型使得人们有理由相信,实验的成功并不是不可复制的偶然。
纳耶尼亚教授还试图寻求那些不幸的炮灰之所以会壮烈牺牲的原因。
他推测,精原干细胞进行分化并进一步进行减数分裂,需要睾丸中一种叫塞尔托利氏细胞(Sertoli Cell)的支持。问题或许不难解决。毕竟,干细胞的潜力无穷大,理论上,它们具有分化为几乎任何组织和器官的能力。
如果能从骨髓干细胞中培育出塞尔托利氏细胞,或许一切都将迎刃而解。
“人类的繁衍绝不是生物学上所见的那么简单”
争论和质疑伴随着实验室的成功汹涌袭来。3年前,纳耶尼亚就曾面临过同样的诘问。
那7只人工培育的小白鼠,在出生伊始就死了1只。余下的6只虽然都长大成年,但也都伴随着诸如呼吸困难等或多或少的疾病。所有的小鼠都没能活过5个月,而正常小鼠的平均寿命在20个月左右。
英国公益组织“生殖理论评论”(Comment on Repro ductive Ethics)的约瑟芬·昆塔瓦勒(Josephine Quintavalle)对人体胚胎干细胞培育出的人造精子表示担忧:“将完好无损的人体胚胎破坏掉,变成一个不知道有没有用、或许有巨大健康隐忧的精子,这简直疯狂。”
她认为,此项实验的本质,是用一个生命去创造另一个“可能的”生命。
纳耶尼亚并不避讳实验可能存在的缺陷。第一窝小鼠的夭折令他异常伤心,事实上,实验室从未停止过对小鼠实验进行改进。研究人员已经发现导致小鼠健康问题的一些原因,相应的措施将在下个月应用到新一轮的实验中去。
也有一些学者提出质疑,尽管显微镜图像里能看到一些游动的细胞,但没有证据证明这些看上去像是精子的东西的确就是精子。
纳耶尼亚对这样的质疑表示欢迎。“如果他们不认为这是精子,那就来一场论战吧。”他自信满满地告诉记者,实验室已经测试了人造精子的蛋白质,证明它的成分和人体精子中的蛋白质完全相同。
同样吻合的还有染色体数量,“这些人造精子都含有23条染色体,它们和卵子中的23条染色体相结合,就成了人体的23对染色体。”纳耶尼亚甚至不忘幽默地补充一句,“另外,人体中还有其他细胞,有这样的尾巴,能如此游动吗?”
但最大的质疑并非针对技术,而是指向实验成果可能引发的伦理困境。尽管目前实验仅限于胚胎干细胞,人们担心,一旦技术成熟,长眠于地下的死人也有可能成为新生儿的父亲。
在纳耶尼亚眼中,这根本不是科研人员进行这项实验的初衷。“我们只是想观察胚胎干细胞转变为活体精子的全过程,充分研究并掌握为什么有些人体内无法产生精子。”
纳耶尼亚称,据粗略估算,英国每7对夫妇中就有一对饱受不孕不育的困扰,其中至少有1/3是由于男性不育。
英国国家广播公司的一则报道则指出,全球每一百名男性中,就有一个无法产生精子,此外,还有3~4%的男性精子浓度过低,同样导致不育。
“弄明白这个过程,就能知道是哪个环节出了问题,并对症下药。”纳耶尼亚教授进一步举例,身患白血病接受化疗的男子,精细胞受到破坏,大多出现了不育症状。一个可行的解决办法,就是在接受化疗前从睾丸中提取干细胞,并在实验室中培养。等化疗结束后,再将细胞“还给”病人。
纳耶尼亚再三声明,胡乱用人造精子制造婴儿是有悖法理的行为。
作为一个在伊朗长大的穆斯林,纳耶尼亚认为自己并不是一个冷冰冰的无神论者,相反,他虔诚地笃信灵魂。“人类的繁衍绝不是生物学上所见的那么简单,”说这话的时候,纳耶尼亚的身份不仅仅是在实验室里过夜的科学家,“除了生理层面,还有伦理、社会和精神层面的多重因素需要考虑。”
对于不育的夫妇,纳耶尼亚则抱有一定的同情心。目前,实验仅仅进行到初级阶段,精子的健康程度需要通过动物实验来不断完善,大约需要5~10年,这项技术才能趋于成熟。他呼吁,法律法规应赶在科技发展的前头及早修订和完善。按照现行的英国法律,人造精子不能直接当做挽救不育症患者的手段,用人造精子制造受精卵属于违法行为。
虽然人造精子一诞生就争议缠身,但有一个最受人关注的问题,却出乎意料地暂时得到平息。
现阶段实验证明,只有带有男性(XY)染色体的胚胎干细胞能培育出人造精子。带有女性(XX)染色体的干细胞可以形成早期的精原干细胞,但没有一个能通过减数分裂的考验。
尽管未来会发生什么没人能预料,至少现在,实验室的男性可以昂起头面对女同事的调笑了:“看,Y染色体必不可少,你们最终还是需要男人。”