破解器官短缺難題：中國科學(xué)家在豬體內(nèi)成功培育人類腎臟

在不久的將來，器官移植可能不再是一個復(fù)雜而危險的手術(shù)。中國科學(xué)家的一項開創(chuàng)性研究可能會給器官移植領(lǐng)域帶來革命性的變革。最近，他們成功地在豬體內(nèi)培育出了人類腎臟，為解決器官短缺問題邁出了重要一步。

2023年9月7日，美國的國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞·干細(xì)胞》發(fā)表中國科研團(tuán)隊的一項新研究顯示，他們在豬體內(nèi)成功培育出人源中期腎臟，這也是世界范圍內(nèi)首次報告人源化功能器官異種體內(nèi)培育案例。科學(xué)家們通過將人類腎臟細(xì)胞植入豬胚胎，成功地培育出了具有部分人類腎臟功能的器官。

這項研究的成功之處在于，科學(xué)家們首次在豬體內(nèi)實現(xiàn)了人類腎臟的再生和功能性成熟。在實驗中，他們首先從人類腎臟中提取出細(xì)胞，然后將這些細(xì)胞植入到豬胚胎中。經(jīng)過一段時間的生長和發(fā)育，這些胚胎中的人類腎臟細(xì)胞逐漸形成了一個完整的腎臟結(jié)構(gòu)。

如果讓它們進(jìn)一步發(fā)育，可成為用于人體移植的腎臟。該研究過程中，研究小組對人類干細(xì)胞進(jìn)行了基因改造，使其更好地與豬細(xì)胞融合，而不會自毀。同時，研究小組從小豬胚胎中移除了腎臟發(fā)育的兩個重要基因，這樣人體細(xì)胞就會被吸引過來生長腎臟。

研究人員共將1820個胚胎移植到13頭母豬體內(nèi)。28天后，他們對5個胚胎進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)它們的腎臟似乎已正常進(jìn)入第二發(fā)育階段。人類細(xì)胞大部分如愿進(jìn)入了腎臟，而不是胚胎的其他部位。研究團(tuán)隊成功地讓母豬培育出了一個胚胎，一個處于最早期發(fā)育階段的小豬，它擁有近乎人類的腎臟。與試管嬰兒一樣，小豬胚胎也是在實驗室中通過精子與卵子受精產(chǎn)生的，但經(jīng)過基因工程改造，使其更容易接受人類細(xì)胞。

然后，研究團(tuán)隊加入人“多能”干細(xì)胞——這種干細(xì)胞可以發(fā)育成為人體內(nèi)任何類型的干細(xì)胞——在一種特殊的化學(xué)溶液中培養(yǎng)它們，使它們發(fā)育成微型腎臟。小豬胚胎被放入代孕母豬體內(nèi)，就像體外受精一樣，使其懷孕。在子宮里待了近一個月后，小豬胚胎內(nèi)的腎臟有了正常的結(jié)構(gòu)。它們還長出了細(xì)胞束，這些細(xì)胞束隨后將腎臟與膀胱連接起來，以排出體內(nèi)的廢物。重要的是，盡管腎臟是在豬胚胎中生長的，但至少有一半是人的腎臟，含有高達(dá)60%的人體細(xì)胞和40%的豬體細(xì)胞。這表明，如果讓它們進(jìn)一步發(fā)育，它們可以成為可用于人體移植的腎臟。這一成果對于器官移植領(lǐng)域具有重要意義，因為它可能為解決器官短缺問題提供了新的途徑。

目前，器官移植面臨一個巨大的挑戰(zhàn)，那就是器官來源不足。器官移植已成為多種終末期疾病的唯一有效治療手段，供體器官嚴(yán)重缺乏卻限制了這一療法在臨床上廣泛應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年開展器官移植手術(shù)的患者2萬多例，而因終末期器官功能衰竭等待移植的患者高達(dá)30萬，供需缺口巨大。每年都有許多患者在等待器官移植的過程中失去生命。如果能夠在豬體內(nèi)培育出人類腎臟，那么器官短缺問題將得到有效解決。此外，豬體內(nèi)的腎臟還可以用于研究人類腎臟疾病的發(fā)生機(jī)制，為藥物研發(fā)和疾病治療提供新思路。

盡管這項研究取得了顯著的成果，但科學(xué)家們表示，要將這項技術(shù)應(yīng)用于臨床仍需要克服許多難題。首先，他們需要確保豬體內(nèi)培育出的人類腎臟能夠與人體其他器官相容，避免免疫排斥反應(yīng)。其次，科學(xué)家們還需要研究如何將豬體內(nèi)的腎臟移植到人體內(nèi)，以及術(shù)后的護(hù)理和觀察等問題。例如，本次研究中的腎臟仍然帶有豬血管，因為人類的血管會被懷孕母豬的免疫系統(tǒng)排斥。要克服這個問題，需要更加復(fù)雜的基因工程，這樣才能使腎臟適合移植給人類。目前的研究還發(fā)現(xiàn)，有極少量人類細(xì)胞進(jìn)入了小豬胚胎的大腦和脊髓。如果實驗進(jìn)一步深入，這樣的胚胎真的變成了擁有部分人類大腦的活體小豬，就會引起倫理方面的擔(dān)憂。

總的來說，中國科學(xué)家在豬體內(nèi)培育人類腎臟方面取得的成功是一項令人振奮的成果。它不僅為器官移植領(lǐng)域帶來了新的希望，也為人類探索生命科學(xué)提供了寶貴的經(jīng)驗。在未來，我們期待著這項技術(shù)能夠在臨床得到應(yīng)用，為無數(shù)患者帶來新的生命。