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为什么我们还没有关于长着人脑的老鼠的规则

一项发表于《自然》的新研究将人脑组织植入已被移除自身大脑皮层的小鼠体内。这项科学突破令人叹为观止——但规范其发展的伦理框架几乎一片空白。

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小鼠并非偶然失去大脑皮层。

这项具有里程碑意义的《自然》(Nature)研究背后的实验室研究人员设计了"端脑缺失小鼠"——即在大鼠出生前,其背侧和内侧端脑(新皮层和海马体的发育来源)被基因删除的动物。目标很实际:在小鼠大脑中创造出空的皮层空间,让移植的人类类器官能够生长,而不必与宿主神经元争夺空间和连接。啮齿动物的神经元比人类的成熟更快;在此前的研究中,类器官被移植到完整的大鼠大脑内时,宿主环境快速发育,限制了人类移植物的增殖。端脑缺失小鼠正是为了打破这一限制而诞生。

它奏效了,甚至或许超出所有人的预期。

人类皮层组织不仅存活下来,还在移植后两到三个月间扩张了近4.7倍,最终占移植小鼠大脑皮层总体积的近92%。移植物每立方毫米含有约32,000个神经元,显示出分层组织结构,具有自发性电活动,并将轴突投射到宿主脊髓中。全脑单核RNA测序确认了深层和浅层谷氨酸能神经元、少突胶质细胞前体和星形胶质细胞的存在——发育中人类大脑皮层的细胞多样性,如今存在于啮齿动物体内。

这是"嵌合皮层化"(xenocortication)。它揭示了一个西方生物伦理学未曾准备好的治理真空。

美国尚未准备好迎接这一现实。

美国目前没有任何联邦法律规范整合神经组织的人兽嵌合体的创建。美国国立卫生研究院(NIH)目前仅通过其资助指南对某些类型的嵌合体研究施加非正式的暂停限制,但这些约束范围狭窄,且随时可能变更。美国食品药品监督管理局(FDA)对此类基础研究无管辖权。各州层面的法规稀缺且不统一。与此同时,科学进展迅猛。

相比之下,日本早在2018年便建立了为期四年的暂停期,禁止人兽嵌合胚胎发育超过14天,此后已要求涉及人源神经组织的嵌合体研究必须取得许可。中国也已发布了自己的指导方针,尽管执行力度参差不齐。美国既无全面的政策框架,也缺乏与这些研究进展相称的公共讨论。

这篇《自然》论文本身并未触及这种监管缺失。其伦理讨论部分,一如科学出版物的惯例,聚焦于动物福利和对所执行程序的机构监督。它并未探讨当人源神经组织成为哺乳动物大脑中的主导皮层结构时究竟意味着什么——或者当这种组织展现出有组织的电活动、接收来自丘脑和古皮层的宿主输入、并向脊髓发送输出时,应适用何种标准。

行为数据是最少被充分讨论的部分。

研究人员将无监督机器学习应用于运动序列分析(MoSeq),用以分析对照组小鼠、端脑缺失小鼠和嵌合皮层化(XCX)小鼠的行为。结果令人瞩目。XCX小鼠在行为谱上占据对照组与端脑缺失小鼠之间的中间位置,与两者皆不相同。这绝非无关紧要——它意味着,小鼠大脑中人源皮层组织的存在,产生了可测量、可量化的行为改变,既非纯粹的啮齿动物行为,亦非完全缺失。

定向行为测试显示XCX小鼠仅有轻微的整体障碍,但细微缺陷显现出来——在需要新皮层和海马体功能参与的精细运动协调和工作记忆任务中出现部分受损。在缺氧应激下,XCX小鼠同时表现出细胞反应和运动障碍,说明移植物功能足够完善,足以因生理损伤而受损。这些人类神经元并非仅仅呆在那里。它们在处理信息。

西方生物伦理学框架是为一个人和动物细胞在外周组织中共存的世界而建立的——骨髓移植、胰腺胰岛移植、心脏补丁。它们并非为一个人神经元取代活体动物中介导认知、感知和行为复杂性的核心结构的世界而设计。现有的道德类别根本无法映射这一现实。

谁赢得,谁失去,以及接下来会怎样。

直接的受益者是研究人脑发育和疾病的神经科学家。嵌合皮层化为研究涉及大规模分布式回路失调的神经发育疾病提供了体内平台——诸如自闭症谱系障碍、精神分裂症和癫痫等疾病,无法在培养皿模型中得到充分研究。XCX平台还使治疗测试得以在活体、已连接的系统中针对人源神经元展开——这是此项研究之前不存在的能力。

失去的是问责机制。没有明确的监管边界,就缺乏防止逐步升级的机制。目前仅产生微妙行为改变的移植物,随着技术完善,可能产生更为复杂的神经网络架构。科学文献已描述了具备网络级活动能力和感觉响应放电的类器官。这条轨迹已然清晰。

接下来发生什么,取决于治理能否追上科学的步伐。美国需要一套正式的政策框架——不是暂停令,而是一套具有约束力的标准,界定可接受研究的阈值,要求对人类神经移植物进行行为监测,并建立有权审查触及模糊地带提案的监督委员会。欧盟同样准备不足。国际协调至关重要,因为监管套利已构成现实风险。

这篇《自然》研究是一项真正的科学成就,它解决了神经生物学中的一个实际问题。但围绕此项工作的伦理架构,仍像是建筑工地背后的脚手架——临时搭建、尚不完整、且本不应承重量。建筑已经足够高了,我们不该再假装它脚下的地面是稳固的。