楊欣

由于供移植的人類器官短缺，研究人員想出了各種辦法來解決這一問題。

現(xiàn)在，研究人員提出了另一種設(shè)想并在進(jìn)行試驗(yàn)，就是讓動(dòng)物長出人的器官，以供人移植。能夠長出人的器官的理想動(dòng)物首先是豬，其次是綿羊或牛。

敲除和替換基因

讓豬長出可供人類移植的器官至少要滿足兩個(gè)條件。一是要有人的胚胎發(fā)育期的干細(xì)胞或人的誘導(dǎo)產(chǎn)生的多能干細(xì)胞移植到豬體內(nèi)，才能由這樣的細(xì)胞長出各種器官出來;二是要讓豬體內(nèi)特定的地方不能長出豬的器官，而是讓人的干細(xì)胞代替豬細(xì)胞從而長出人的器官來，這就需要敲除豬的某些特定基因，如發(fā)育成胰臟的基因，或使其不能表達(dá)出來。

現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)能初步在豬身上做到這兩點(diǎn)。美國加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校的繁殖生物學(xué)家帕布羅·羅斯研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行試驗(yàn)，把人類干細(xì)胞注入到豬胚胎中，創(chuàng)造出了人-豬合成胚胎，即嵌合體動(dòng)物模型。這些人-豬嵌合體胚胎表面上和普通的豬胚胎別無二致，但它們的胰腺完全是用人類細(xì)胞培育出來的。

研究人員采用一種基因編輯技術(shù)，即CRISPR/Cas9（規(guī)律成簇間隔短回文重復(fù)），實(shí)際上就是一種基因編輯器（基因剪刀），對(duì)豬胚胎發(fā)育為胰臟的基因進(jìn)行切除，同時(shí)把人的發(fā)育為胰臟的基因注入到豬胚胎。然后把這種胚胎轉(zhuǎn)移到代孕母豬體內(nèi)發(fā)育。當(dāng)豬胚胎發(fā)育成熟后，就可以長出人的胰臟了。

但是，由于倫理問題，現(xiàn)在還不能讓這樣的豬長大和長出成熟的器官，只能讓人-豬嵌合體胚胎在母豬體內(nèi)生長到28天，然后終止妊娠，胚胎也將被移出體外，進(jìn)行后續(xù)研究。

倫理問題的核心是，像人-豬這樣的嵌合體胚胎是否會(huì)造成人獸雜交動(dòng)物，既危及人的安全，又有可能創(chuàng)造出一種半人半獸的新物種。半人半獸的物種源自古希臘神話的怪獸喀邁拉（chimeras），它是一種擁有羊身、獅頭和蛇尾的噴火神獸。今天，人類如果能在現(xiàn)實(shí)中創(chuàng)造出半人半獸的物種，其實(shí)是對(duì)人類倫理的挑戰(zhàn)，因此，需要獲得社會(huì)的認(rèn)同，至少需要倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。

現(xiàn)在，美國國立衛(wèi)生研究院正在考慮開放用人類精子或卵子與動(dòng)物生殖細(xì)胞結(jié)合培育人獸嵌合體，因?yàn)樗鼈儾粌H有可能長出人的器官，也有助于研究人類的生長發(fā)育和不孕不育問題。但是，美國國立衛(wèi)生研究院迄今尚未批準(zhǔn)這類研究，只是希望最早將于2017年初開始

為這些研究項(xiàng)目提供贊助。而英國內(nèi)政部科學(xué)動(dòng)物委員會(huì)近日公布了一套指導(dǎo)方針，規(guī)定了這一類研究應(yīng)該如何進(jìn)行。

即便如此，現(xiàn)在美國研究人員已經(jīng)在約20頭動(dòng)物體內(nèi)移入了人獸混合的胚胎，這些胚胎都是通過將人類干細(xì)胞注入動(dòng)物細(xì)胞中制造出來的。然后科學(xué)家再把這些胚胎移入豬或綿羊體內(nèi)發(fā)育，但是這些胚胎均未經(jīng)歷完整的發(fā)育過程。

此外，美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的沃爾特·洛教授也正在開展一項(xiàng)類似的研究，他認(rèn)為，豬是一種理想的“生物孵化器”。利用這種方法在豬的體內(nèi)培育的肝臟將是一個(gè)人原先肝臟的完美拷貝，只是更加年輕并且更加健康。因此這個(gè)人在接受相關(guān)移植手術(shù)之后完全不需要服用任何免疫抑制藥物，而藥物都是有副作用的。

研究人獸嵌合體的進(jìn)程

早在2004年，研究人員就研究讓豬來生產(chǎn)人的器官，以便供人移植。例如，美國明尼蘇達(dá)州馬約醫(yī)學(xué)中心的普拉特醫(yī)生將人類干細(xì)胞移入豬的胚胎，制造了一些“喀邁拉豬”。其過程就是把人體胚胎干細(xì)胞注入豬的胚胎，這種胚胎發(fā)育成的豬的體內(nèi)帶有人的細(xì)胞。但是，由于倫理限制，這種嵌合豬胚胎沒有能發(fā)育成形。

研究的難點(diǎn)在于，即便讓豬產(chǎn)生人的器官，也要克服未來的免疫反應(yīng)。因?yàn)椋幢阋浦踩说钠鞴伲ㄍN移植），也要進(jìn)行人類白細(xì)胞表面抗原配型，配型一致，才不會(huì)產(chǎn)生排異反應(yīng)。所以，讓豬長出人的器官最好是量身定做，即提取需要器官移植者（受者）的皮膚細(xì)胞或其他細(xì)胞，并生成誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS），再把這樣的細(xì)胞注入動(dòng)物胚胎，形成人-豬或人獸嵌合胚胎，如此可以讓未來豬或羊身上長出的器官與受者的免疫原性一致，避免排異反應(yīng)。

此外，讓豬生產(chǎn)人類器官的做法既要讓人的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞定向在豬胚胎中生長成為特定器官，如肝臟，又需要用基因工程抑制豬生長出自己的器官。2010年，日本的中內(nèi)研究小組在《細(xì)胞》雜志上發(fā)表一篇論文，描述了他們在動(dòng)物身上取得的進(jìn)展。雖然他們不是讓動(dòng)物長出人的器官，但試驗(yàn)讓小鼠長出了大鼠的胰臟，即用大鼠干細(xì)胞在胰臟發(fā)育缺陷的小鼠胚胎中培育胰臟，獲得成功。

2013年2月，中內(nèi)等人又在《美國國家科學(xué)院院刊》上發(fā)文稱，他們把甲豬的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞移入到一個(gè)不能發(fā)育成自己胰臟的有缺陷的豬胚胎（乙豬）中，結(jié)果胚胎生成了甲豬的胰臟。

按這種技術(shù)路線操作，也可以將人的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞植入不能發(fā)育成自己胰臟或肝臟的豬胚胎中，讓其發(fā)育成含有人胰臟或肝臟的小豬，等小豬長大，就可以摘取其胰臟或肝臟供人移植了。豬的懷孕期平均為114天，也就是說，只要技術(shù)成熟，少則需要等待4個(gè)月，多則需要等半年，需要移植器官者就可以讓豬量身定做符合自己要求同時(shí)又不會(huì)受到排異的器官。

現(xiàn)在，人們還擔(dān)心人豬嵌合體胚胎有一種更大的越位的可能，即人類細(xì)胞向豬腦擴(kuò)散，如果這種情況發(fā)生，將會(huì)導(dǎo)致有人類思維的豬產(chǎn)生。但是，研究人員表示，每培育一個(gè)器官，都會(huì)仔細(xì)觀察豬腦部的變化，如果發(fā)現(xiàn)后者變得越來越像人類大腦，就不會(huì)允許這種嵌合胚胎繼續(xù)發(fā)育。

現(xiàn)在，美國研究人員已經(jīng)能讓豬長出人的胰臟，盡管限于倫理制約，還不能批準(zhǔn)其完全生長為成熟的器官，但人-豬嵌合體已經(jīng)是一種美妙的藍(lán)圖，值得一試。不過，讓豬或其他動(dòng)物長出人類器官供移植，還有很長的路要走。

先讓豬產(chǎn)生人的物質(zhì)

盡管讓豬產(chǎn)出人類器官還需要等待較長時(shí)間，但是研究人員現(xiàn)在已經(jīng)能讓豬產(chǎn)生人類的物質(zhì)，例如人血白蛋白，這同樣是基因編輯技術(shù)的成果。

人血白蛋白是一種在血液存在的蛋白質(zhì)，可用來治療很多疾病，例如對(duì)肝衰竭和創(chuàng)傷性休克治療、血液透析輔助治療很有效。研究人員一直嘗試在豬體內(nèi)產(chǎn)生人血白蛋白，但是由于無法避免豬源性白蛋白的產(chǎn)生，很難分離和提純?nèi)搜椎鞍住?/p>

2014年，中國軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員采用CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)，在豬受精卵基因組中用于產(chǎn)生豬白蛋白的區(qū)域，插入了一段可以合成人類白蛋白的DNA片段。在豬基因組中嵌入的等位基因位于豬白蛋白合成基因的下游。這就使得豬在產(chǎn)生人源性白蛋白的同時(shí)，不產(chǎn)生豬源性白蛋白，從而避免人源性白蛋白和豬源性白蛋白的混合。

讓豬產(chǎn)生人源性白蛋白的具體做法是，植入300個(gè)基因組編輯后的受精卵到10只母豬體內(nèi)，這些受精卵都攜帶有插入人血白蛋白的等位基因。此后，5只豬成功懷孕，產(chǎn)下了16只巴馬豬崽。通過檢測發(fā)現(xiàn)，16只豬崽來自攜帶人源性白蛋白基因的受精卵，并且它們的血液中能檢測到人血白蛋白。不過，豬崽體內(nèi)的人血白蛋白含量有所不同。進(jìn)一步的繁殖試驗(yàn)表明，通過CRISPR/Cas9基因修飾工具插入的人源性基因可以傳給這些豬崽的后代。

現(xiàn)在，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院的研究人員已經(jīng)培育出30多頭完全表達(dá)人血白蛋白的基因修飾克隆豬。每只豬每周可以采血兩次，一次1.5升以上，每年可以制成2.5千克以上的血清白蛋白，未來有望成為血清白蛋白的重要來源。

僅僅在2015年，中國全年血清白蛋白的用量（含進(jìn)口量）就達(dá)到300噸。由于重組蛋白技術(shù)仍未正式上市，目前使用的均是來源有限的原料血漿。如果能讓豬產(chǎn)生人源性白蛋白，將為治療疾病提供更好的條件。

但是，目前讓豬產(chǎn)出人血白蛋白的技術(shù)仍處于研究階段，要大規(guī)模應(yīng)用在人身上，還要解決生物安全問題。

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