豬身上長(zhǎng)著人器官

☉楊波

異種器官移植最大的障礙是免疫排斥反應(yīng)。如果能從那些需要器官移植的患者身上采集皮膚細(xì)胞，培育出多能干細(xì)胞，將這些多能干細(xì)胞注入豬的胚胎，形成人豬嵌合胚胎，然后在體內(nèi)進(jìn)一步發(fā)育成含有功能性人類(lèi)細(xì)胞或組織的嵌合器官，最后將這些嵌合器官移植到患者體內(nèi)，或許是減輕或消除免疫排斥反應(yīng)的有效途徑。

“什么？豬身上竟然能長(zhǎng)出人體器官？這太不可思議了！”聽(tīng)到莫希丁博士的介紹，小迪非常驚訝。

“是的，不過(guò)當(dāng)然不是完全的人類(lèi)器官，它只是含有一部分人類(lèi)細(xì)胞，可以減少或消除異種器官移植時(shí)的免疫排斥反應(yīng)。利用人類(lèi)的多能干細(xì)胞在動(dòng)物體內(nèi)培養(yǎng)出含有一些人類(lèi)細(xì)胞的嵌合器官，用于異種器官移植，是解決免疫排斥反應(yīng)難題的最新研究方向。目前，美國(guó)和日本都在開(kāi)展類(lèi)似的研究，你們可以去美國(guó)索爾克生物研究所看看，他們?cè)谶@方面做得非常超前，好像主要研究人員中還有一位來(lái)自中國(guó)的博士?！?/p>

聽(tīng)了莫希丁博士的介紹，唐博士知道下一站要去哪兒了。雖然這是非常早期的原創(chuàng)性研究成果，但是未來(lái)很有可能成為重要的研究方向，“神奇動(dòng)物世界”主題公園理所當(dāng)然地應(yīng)該將其納入考慮范圍。

美國(guó)索爾克生物研究所位于加利福尼亞州圣地亞哥市，于1960年由著名的口服脊髓灰質(zhì)炎疫苗開(kāi)發(fā)者喬納斯·索爾克醫(yī)生創(chuàng)立，主要聚焦于衰老和再生醫(yī)學(xué)、免疫系統(tǒng)生物學(xué)等研究領(lǐng)域，目前已發(fā)展成為世界知名的生物醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)。

很快，唐博士與美國(guó)索爾克生物研究所的卡洛斯教授取得了聯(lián)系，卡洛斯教授欣然同意唐博士的來(lái)訪(fǎng)。

卡洛斯教授和一個(gè)亞裔年輕人一起接待了唐博士一家。教授指著年輕人為大家介紹道：“這是吳軍博士，他是人豬嵌合胚胎的主要研究人員，也來(lái)自中國(guó)?！?/p>

“吳軍叔叔，您好！我是小迪，您研究的人豬嵌合胚胎長(zhǎng)大后會(huì)不會(huì)變成豬八戒呀？”小迪在路上思考了很多問(wèn)題，見(jiàn)到卡洛斯教授和吳軍博士，迫不及待地拋出了第一個(gè)問(wèn)題。

“哈哈，這真是一個(gè)有趣的問(wèn)題。我們培育的人豬嵌合胚胎長(zhǎng)大后，只會(huì)在某些特殊器官中含有一部分人類(lèi)的細(xì)胞，我們希望它能像豬八戒一樣，有一些特別本領(lǐng)，那就是為需要器官移植的患者提供安全的人源器官，讓患者在新器官幫助下健康生活，不再遭受免疫排斥帶來(lái)的痛苦。”吳博士回答道。

“原來(lái)也是為了開(kāi)展異種器官移植研究呀，這跟基因工程豬有什么區(qū)別呢？”小迪聽(tīng)到器官移植，馬上聯(lián)想到前幾天剛剛看到的基因工程豬。

“是的，基因工程豬和人豬嵌合胚胎研究的目的都是用于異種器官移植，也都是為了消除免疫排斥反應(yīng)。不過(guò)，兩者還是有很大區(qū)別的?；蚬こ特i主要是刪除一些豬的特異基因，或者轉(zhuǎn)入一些人的基因，使豬的細(xì)胞具有與人類(lèi)細(xì)胞相近的特性，讓人體的免疫系統(tǒng)無(wú)法辨別；而人豬嵌合胚胎，則是將人類(lèi)的多能干細(xì)胞注射到豬的早期胚胎中，通過(guò)一些藥物的控制，人多能干細(xì)胞會(huì)在豬的胚胎中定向發(fā)育成嵌合器官，也就是說(shuō)，這些嵌合器官既含有豬的細(xì)胞，也含有一些人類(lèi)細(xì)胞，我們希望它們也能躲過(guò)人體免疫系統(tǒng)的種種關(guān)卡。”吳博士認(rèn)真地解釋道。

“為什么這種嵌合器官能躲過(guò)人體免疫系統(tǒng)的嚴(yán)密檢查呢？”小迪問(wèn)道。

“這正是多能干細(xì)胞的神奇之處。這些多能干細(xì)胞是利用患者的體細(xì)胞，如皮膚細(xì)胞，轉(zhuǎn)入一些基因，并加入一些藥物誘導(dǎo)而形成的。它們能像人類(lèi)的原始胚胎細(xì)胞一樣，發(fā)育成人體的各種組織器官，包括心臟、肺臟、肝臟、腎臟、胰臟等。當(dāng)我們將人類(lèi)的多能干細(xì)胞注射到豬的胚胎中后，人類(lèi)干細(xì)胞可以與豬的原始胚胎細(xì)胞一起生長(zhǎng)發(fā)育，形成不同的嵌合器官。這些器官就會(huì)含有患者自身的細(xì)胞。當(dāng)將這種嵌合器官移植回患者體內(nèi)后，患者的免疫系統(tǒng)馬上會(huì)對(duì)外來(lái)的器官進(jìn)行大搜查，如果發(fā)現(xiàn)嵌合器官含有自己的細(xì)胞，則會(huì)將其看成‘自己人’，不再對(duì)它們發(fā)動(dòng)攻擊?！眳遣┦恳贿呏v解，一邊打開(kāi)電腦，向大家展示一張示意圖，示意圖形象地展現(xiàn)出人豬嵌合胚胎的技術(shù)路線(xiàn)。

“原來(lái)人豬嵌合胚胎相當(dāng)于為患者定制器官呀！”小迪似乎聽(tīng)明白了。

“小迪，你總結(jié)得非常好，我們研究的最終目標(biāo)正是根據(jù)患者的需要，定制生產(chǎn)屬于患者自己的新器官，只要技術(shù)成熟，就可在半年內(nèi)培育出這種器官，這樣可解決患者等待器官時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題?！笨逅菇淌谧鳛轫?xiàng)目負(fù)責(zé)人，為大家描繪著這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景?！安贿^(guò)，這項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用之前，還有很多工作要做，我們目前只是做了一些前期的探索。”

“是的，我們將人的多能干細(xì)胞注射到豬的胚胎后，再放回到母豬的體內(nèi)，讓它繼續(xù)發(fā)育。不過(guò)3～4 個(gè)星期之后，我們又將這種人豬嵌合胚胎從母豬體內(nèi)取出，一方面，需要檢測(cè)這種胚胎中是否含有人類(lèi)的細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一萬(wàn)個(gè)豬細(xì)胞中約有一個(gè)人類(lèi)細(xì)胞，雖然人豬嵌合胚胎中的人類(lèi)細(xì)胞非常少，但這是世界上首次在豬的胚胎中出現(xiàn)活的人類(lèi)細(xì)胞；另一方面，由于技術(shù)尚不成熟，社會(huì)上很多人對(duì)這項(xiàng)技術(shù)也非常擔(dān)心，因此為了避免不必要的倫理爭(zhēng)議，我們主動(dòng)提前終止了嵌合胚胎在母豬體內(nèi)的發(fā)育?！眳遣┦垦a(bǔ)充道。

“看來(lái)的確是非常前期的研究，是否能培育出人豬嵌合器官，還需要很多實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，距離真正的臨床應(yīng)用則需要更長(zhǎng)時(shí)間?！碧撇┦恐揽茖W(xué)創(chuàng)新并非易事，但只要思路是正確的，經(jīng)過(guò)不懈努力，最終定能將科學(xué)家的夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)。

“我們計(jì)劃繼續(xù)開(kāi)展這方面的研究，只要大家一起努力，將會(huì)極大地加快推進(jìn)該技術(shù)的臨床應(yīng)用?！笨逅菇淌诤苡行判牡卣f(shuō)道，“其實(shí)，我們和日本科學(xué)家分別開(kāi)展了類(lèi)似的研究，證明了小鼠和大鼠的嵌合胚胎可以發(fā)育出嵌合器官，移植后也能發(fā)揮正常的生理功能。小鼠和大鼠都是嚙齒目動(dòng)物，但是屬于不同的物種，因此小鼠和大鼠嵌合胚胎研究成果也堅(jiān)定了我們對(duì)人豬嵌合胚胎研究的信心?！?/p>

“不過(guò)，小鼠和大鼠嵌合胚胎比人豬嵌合胚胎的研究更復(fù)雜一些，我們首先利用基因編輯技術(shù)，破壞小鼠胚胎中控制胰臟、心臟和眼睛等器官發(fā)育的關(guān)鍵基因，導(dǎo)致小鼠胚胎中的這些器官無(wú)法正常發(fā)育，小鼠胚胎也因此無(wú)法存活。但當(dāng)我們將大鼠的多能干細(xì)胞注入這些小鼠胚胎中時(shí)，構(gòu)建的小鼠與大鼠嵌合胚胎卻能在小鼠子宮內(nèi)正常發(fā)育。這些嵌合小鼠出生后能健康生活兩年以上，相當(dāng)于人類(lèi)壽命的60 歲左右。更令人驚喜的是，盡管控制小鼠胰臟和眼睛等器官發(fā)育的基因被破壞，這些嵌合小鼠在大鼠多能干細(xì)胞的幫助下，成功發(fā)育出新的嵌合胰臟和眼睛等器官，并能在小鼠體內(nèi)發(fā)揮正常生理功能?！眳遣┦吭敿?xì)地介紹起自己的研究。

“吳博士，你提到日本科學(xué)家也開(kāi)展了類(lèi)似的研究，他們的研究與你們的有什么區(qū)別呢？”唐博士問(wèn)道。

“有意思的是，我們是將大鼠的多能干細(xì)胞移植到小鼠的胚胎中。而日本科學(xué)家則是將小鼠的多能干細(xì)胞注射到大鼠的胚胎中。同樣在注射多能干細(xì)胞之前，也是將控制大鼠胰臟發(fā)育的關(guān)鍵基因敲除，這些嵌合胚胎也可以在大鼠體內(nèi)正常發(fā)育，新生大鼠還長(zhǎng)出含有小鼠細(xì)胞的嵌合胰臟，大小與大鼠胰臟差不多。接下來(lái)，他們還從這種嵌合胰臟中分離出能正常分泌胰島素的胰島組織，并移植到患糖尿病的小鼠體內(nèi)，成功控制了小鼠的血糖水平，一年后小鼠的血糖值依然維持在正常水平。”吳博士對(duì)日本同行的研究也如數(shù)家珍。

“哇，大鼠的胰島細(xì)胞能治療小鼠的糖尿病，真是太神奇了?！毙〉下?tīng)到這么多的創(chuàng)新研究，越來(lái)越感受到生命科學(xué)研究的無(wú)窮魅力。

“從我們研究小組和日本研究小組的研究來(lái)看，在豬的胚胎中注入人類(lèi)的多能干細(xì)胞，培育出含有人類(lèi)細(xì)胞的嵌合器官的可能性非常大。我們也將在豬身上開(kāi)展類(lèi)似的研究，以進(jìn)一步確認(rèn)利用豬的身體生產(chǎn)可供移植人類(lèi)嵌合器官的可行性。”卡洛斯教授總結(jié)道。

“謝謝卡洛斯教授和吳軍博士的介紹！希望你們的研究早日成功，也希望將來(lái)我們能有機(jī)會(huì)合作?！甭?tīng)完吳軍博士的詳細(xì)介紹，唐博士決定將這項(xiàng)研究也納入“神奇動(dòng)物世界”主題公園里。

“當(dāng)然，我們也非常期待這種合作。不過(guò)，需要提醒的是，無(wú)論是人源化基因工程豬，還是人豬嵌合胚胎，均面臨同一個(gè)問(wèn)題，就是很多人有一種擔(dān)心?！笨逅菇淌谘a(bǔ)充道。

“大家擔(dān)心什么呢？難道跟我的擔(dān)心一樣，這些移植豬器官的患者最后會(huì)變成豬八戒？”小迪好奇地問(wèn)。

“哈哈，當(dāng)然不會(huì)變成豬八戒?！毙〉系脑?huà)把卡洛斯教授逗樂(lè)了，“大家擔(dān)心的是另外一件事?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，豬基因組中含有一些內(nèi)源逆轉(zhuǎn)錄病毒基因，有人擔(dān)心這些內(nèi)源逆轉(zhuǎn)錄病毒基因有可能會(huì)在異種移植過(guò)程中被激活，并轉(zhuǎn)移到人類(lèi)基因組中，導(dǎo)致人類(lèi)感染一些未知的傳染性疾病?！?/p>