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含有不同物种来源细胞的胚胎，被称为“嵌合体胚胎”。这听起来像是邪恶科学家的疯狂念头;但实际上，不少科学家都希望，能用这项技术来解决一个重要的现实问题——器官移植。
有大量的患者在等待器官移植手术，仅在中国，每年就有高达30万例器官移植的需求。然而，现有的器官捐献远不能满足这一需求。科学家正在探究一些替代方法，例如3D打印、在体外培养类器官、直接从其他动物身上移植器官，或是让嵌合体动物“长出”人的器官。如果能让猪长出人的心脏，那么这枚心脏用于移植时，引起的排异反应可能比直接使用猪心脏时少得多。
小鼠胚胎长出了大鼠的心脏
从左到右依次是：小鼠，与大鼠嵌合后的小鼠，与小鼠嵌合后的大鼠，大鼠。
在啮齿动物身上，这个理论已经成为了现实。2010年，东京大学的中内启光团队制造了大鼠-小鼠嵌合体，让小鼠长出了大鼠的胰腺，而且这些胰腺能够分泌胰岛素。
但要产生可用于人的器官，这项技术才刚刚起步。
过去几年，国外的研究团队曾尝试制造人-猪胚胎、人-羊胚胎等，效果都不甚理想。例如2017年的人-猪胚胎研究中，只有约12%的嵌合体胚胎能够继续发育，而且人细胞在全部细胞中的占比不足0.001%。这可能是因为猪、羊与人的亲缘关系较远。
想要了解人细胞在嵌合体胚胎中发生了什么、如何才能提高嵌合成功率，研究者猜测，我们或许能从人-灵长类动物嵌合体胚胎中得到启发。
人-猴胚胎的产生，简单来说，就是将人的多能干细胞注射进体外培养的食蟹猴胚胎中。理论上来说，多能干细胞具有和胚胎干细胞一样的分化潜能，能够分化成为所有组织和器官。
作为实验动物的食蟹猴
嵌合体胚胎在体外培养不同阶段的图片
在本次实验中，研究者在每一个体外受精、发育到第6天的食蟹猴胚胎中，注射了25枚人的多能干细胞。注射1天后，全部132枚猴胚胎中都出现了人来源的细胞。胚胎发育到第10天，仍有111枚嵌合体胚胎能正常生长。随着时间推移，嵌合体胚胎的存活率逐渐降低，并在第15天锐减。第19天，仅有3枚嵌合体胚胎存活，这也是目前体外培养食蟹猴胚胎技术的极限。第20天，所有胚胎死亡，胚胎体外培养至此结束。
除了存活率提升之外，人细胞在人-猴胚胎中的占比也达到了2%～7%，且在上胚层和下胚层中均有出现。上胚层与下胚层是囊胚（胚胎早期的一个阶段）的两个结构;随着胚胎发育，这两部分细胞将进一步发展为外胚层、中胚层、内胚层等，最终分化产生动物体的全部器官。
也就是说，如果后续有人继续培养甚至移植人-猴胚胎，让它们最终出生，那么嵌合体小猴子体内的各处器官，可能都存在着来源于人的细胞。
在这项研究中，人-猴嵌合体胚胎只培养到第20天，避免了更大的伦理问题。论文第一作者、昆明理工大学生物学教授谭韬表示，他们没有移植胚胎的计划，至于是否要继续培养胚胎，也还需要后续广泛的讨论和伦理论证。
制造“半人半动物”的胚胎，是极大的伦理挑战。为了规范这类实验，不少国家制定了相应的规范，但目前各国的规范各不相同。
按照美国国立卫生研究院的规定，有关人-灵长类动物嵌合体胚胎的实验无法得到他们的资金支持;2015年，他们又宣布暂停资助人-非灵长类动物嵌合体胚胎的研究。
日本则相反，他们在2019年放开了管制。原本，含有人细胞的动物胚胎不能培养超过14天。但随着新规出台，在科学合理且必要的条件下，嵌合体胚胎不仅可以在14天后继续培育，而且允许被移植到代孕动物体内，但不能与人的生殖细胞进行任何结合。
当嵌合体胚胎遇到灵长类动物时，问题则变得更复杂——由于亲缘关系更近，人猴胚胎的嵌合更有可能成功;但也由于亲缘关系更近，灵长类动物可能具有更高级的智慧和情绪，涉及它们的实验总是要顾及更多伦理因素。
谭韬表示，他们的这项研究是按照国家法规要求来进行的。在我国，嵌合体胚胎的实验没有被禁止，但需要经过伦理审批。本研究是和美国的索尔克生物研究所合作的，在研究的前期、中期和结束后，中国和美国方面都对研究的科学性和伦理进行了数轮咨询和审查。
如果以“嵌合体胚胎是否继续发育”为标准，这次的人-猴胚胎没有踩到伦理的红线。这些胚胎从受精起就只在体外培养，而且只培养到第20天。通讯作者之一、美国索尔克生物研究所的胡安·卡洛斯·伊斯皮苏亚·贝尔蒙特表示，他们的目标不是制造任何怪物，他们也没有这么做。
嵌合体的英文chimera来源于古希腊，是一种上半身像狮子、中间像山羊、下半身像毒蛇的会喷火的怪物。
另一位通讯作者、昆明理工大学的生物学教授牛昱宇则表示：“我们的整个实验是在体外进行的，没有进入体内。体外培养就像培养细胞一样，不会产生个体。对我们的工作来说，这是一个重要的伦理界限。”
胡安·卡洛斯·伊斯皮苏亚·贝尔蒙特，同时也是2017年人-猪胚胎的负责人。
但未来呢？如果要利用嵌合体制造发育成熟的、可移植的器官，很可能还是躲不开嵌合体胚胎的继续发育，甚至出生。正如《细胞》的评论文章所说，生物医学越发地面临两难境地：我们需要更好的模型来了解人体生理和疾病，但要想获得与人体接近的模型，却往往是在挑战伦理。
如果希望嵌合体生物产生可移植器官，一种理想的情境是，科学家能有办法严格控制人细胞在嵌合体中出现的位置，让它们只出现在最有必要的地方——伦理与科技的死结，或许可以寄希望于更新的技术来解开。
不過，也有科学家对这项研究提出质疑。剑桥大学的发育生物学家阿方索·马丁内斯·阿里亚斯认为，这项研究的数据不够有说服力，胚胎的存活率在15天后迅速下降，说明这些嵌合体胚胎的状况并不好。另外，如果想要培育可用于移植的器官，可以通过体外类器官培养，这可以避免实验动物的伦理问题;而就算要用嵌合体动物，猪、牛等动物也比灵长类动物更有希望，并且不会挑战伦理问题。
牛昱宇也认为，从伦理角度出发，未来可用于产生器官的，很可能是人-非灵长类动物嵌合体;目前的这项实验，更多在于了解人细胞在嵌合过程中发生了什么。为此，他们详细评估了人-猴嵌合体胚胎的发育过程，找出了那些在嵌合体胚胎中发生改变的基因表达和信号通路。这些信息，有助于人-非灵长类动物嵌合体胚胎的研究和可再生医学研究。谭韬则表示，后续更重要的问题，是要详细研究如何提高嵌合效率。
有大量的患者在等待器官移植手术，仅在中国，每年就有高达30万例器官移植的需求。然而，现有的器官捐献远不能满足这一需求。科学家正在探究一些替代方法，例如3D打印、在体外培养类器官、直接从其他动物身上移植器官，或是让嵌合体动物“长出”人的器官。如果能让猪长出人的心脏，那么这枚心脏用于移植时，引起的排异反应可能比直接使用猪心脏时少得多。
在啮齿动物身上，这个理论已经成为了现实。2010年，东京大学的中内启光团队制造了大鼠-小鼠嵌合体，让小鼠长出了大鼠的胰腺，而且这些胰腺能够分泌胰岛素。
但要产生可用于人的器官，这项技术才刚刚起步。
过去几年，国外的研究团队曾尝试制造人-猪胚胎、人-羊胚胎等，效果都不甚理想。例如2017年的人-猪胚胎研究中，只有约12%的嵌合体胚胎能够继续发育，而且人细胞在全部细胞中的占比不足0.001%。这可能是因为猪、羊与人的亲缘关系较远。
想要了解人细胞在嵌合体胚胎中发生了什么、如何才能提高嵌合成功率，研究者猜测，我们或许能从人-灵长类动物嵌合体胚胎中得到启发。
制造人-猴胚胎
人-猴胚胎的产生，简单来说，就是将人的多能干细胞注射进体外培养的食蟹猴胚胎中。理论上来说，多能干细胞具有和胚胎干细胞一样的分化潜能，能够分化成为所有组织和器官。
在本次实验中，研究者在每一个体外受精、发育到第6天的食蟹猴胚胎中，注射了25枚人的多能干细胞。注射1天后，全部132枚猴胚胎中都出现了人来源的细胞。胚胎发育到第10天，仍有111枚嵌合体胚胎能正常生长。随着时间推移，嵌合体胚胎的存活率逐渐降低，并在第15天锐减。第19天，仅有3枚嵌合体胚胎存活，这也是目前体外培养食蟹猴胚胎技术的极限。第20天，所有胚胎死亡，胚胎体外培养至此结束。
除了存活率提升之外，人细胞在人-猴胚胎中的占比也达到了2%～7%，且在上胚层和下胚层中均有出现。上胚层与下胚层是囊胚（胚胎早期的一个阶段）的两个结构;随着胚胎发育，这两部分细胞将进一步发展为外胚层、中胚层、内胚层等，最终分化产生动物体的全部器官。
也就是说，如果后续有人继续培养甚至移植人-猴胚胎，让它们最终出生，那么嵌合体小猴子体内的各处器官，可能都存在着来源于人的细胞。
在这项研究中，人-猴嵌合体胚胎只培养到第20天，避免了更大的伦理问题。论文第一作者、昆明理工大学生物学教授谭韬表示，他们没有移植胚胎的计划，至于是否要继续培养胚胎，也还需要后续广泛的讨论和伦理论证。
各国规定各不相同
制造“半人半动物”的胚胎，是极大的伦理挑战。为了规范这类实验，不少国家制定了相应的规范，但目前各国的规范各不相同。
按照美国国立卫生研究院的规定，有关人-灵长类动物嵌合体胚胎的实验无法得到他们的资金支持;2015年，他们又宣布暂停资助人-非灵长类动物嵌合体胚胎的研究。
日本则相反，他们在2019年放开了管制。原本，含有人细胞的动物胚胎不能培养超过14天。但随着新规出台，在科学合理且必要的条件下，嵌合体胚胎不仅可以在14天后继续培育，而且允许被移植到代孕动物体内，但不能与人的生殖细胞进行任何结合。
当嵌合体胚胎遇到灵长类动物时，问题则变得更复杂——由于亲缘关系更近，人猴胚胎的嵌合更有可能成功;但也由于亲缘关系更近，灵长类动物可能具有更高级的智慧和情绪，涉及它们的实验总是要顾及更多伦理因素。
谭韬表示，他们的这项研究是按照国家法规要求来进行的。在我国，嵌合体胚胎的实验没有被禁止，但需要经过伦理审批。本研究是和美国的索尔克生物研究所合作的，在研究的前期、中期和结束后，中国和美国方面都对研究的科学性和伦理进行了数轮咨询和审查。
伦理标准需要细化
如果以“嵌合体胚胎是否继续发育”为标准，这次的人-猴胚胎没有踩到伦理的红线。这些胚胎从受精起就只在体外培养，而且只培养到第20天。通讯作者之一、美国索尔克生物研究所的胡安·卡洛斯·伊斯皮苏亚·贝尔蒙特表示，他们的目标不是制造任何怪物，他们也没有这么做。
另一位通讯作者、昆明理工大学的生物学教授牛昱宇则表示：“我们的整个实验是在体外进行的，没有进入体内。体外培养就像培养细胞一样，不会产生个体。对我们的工作来说，这是一个重要的伦理界限。”
但未来呢？如果要利用嵌合体制造发育成熟的、可移植的器官，很可能还是躲不开嵌合体胚胎的继续发育，甚至出生。正如《细胞》的评论文章所说，生物医学越发地面临两难境地：我们需要更好的模型来了解人体生理和疾病，但要想获得与人体接近的模型，却往往是在挑战伦理。
如果希望嵌合体生物产生可移植器官，一种理想的情境是，科学家能有办法严格控制人细胞在嵌合体中出现的位置，让它们只出现在最有必要的地方——伦理与科技的死结，或许可以寄希望于更新的技术来解开。
不過，也有科学家对这项研究提出质疑。剑桥大学的发育生物学家阿方索·马丁内斯·阿里亚斯认为，这项研究的数据不够有说服力，胚胎的存活率在15天后迅速下降，说明这些嵌合体胚胎的状况并不好。另外，如果想要培育可用于移植的器官，可以通过体外类器官培养，这可以避免实验动物的伦理问题;而就算要用嵌合体动物，猪、牛等动物也比灵长类动物更有希望，并且不会挑战伦理问题。
牛昱宇也认为，从伦理角度出发，未来可用于产生器官的，很可能是人-非灵长类动物嵌合体;目前的这项实验，更多在于了解人细胞在嵌合过程中发生了什么。为此，他们详细评估了人-猴嵌合体胚胎的发育过程，找出了那些在嵌合体胚胎中发生改变的基因表达和信号通路。这些信息，有助于人-非灵长类动物嵌合体胚胎的研究和可再生医学研究。谭韬则表示，后续更重要的问题，是要详细研究如何提高嵌合效率。