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猪心即将可以代替人心

猪心即将可以代替人心

(韩国器官移植用克隆猪)
2008年,英国《泰晤士报》曾预言,3年之内可以解决异种器官移植技术难题,10年内猪器官移植到人身上可望实现。为什么看上了猪,是因为猪和人的器官非常接近,其中以心脏和肾脏尤其相似,能在人体内有效地活动。

以希望最大的心脏为例,其结构不仅与人心非常相似,心率也在90-140之间,也与人类相近。之所以普通的猪心不能为人类移植,是因为无法解决免疫排斥问题。当科学家利用猪器官在猴子身上进行移植试验时,往往受到排斥问题所困扰,一般抗排斥药物只能维持数周的疗效。

5月28日在杭州召开的中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会年会上,来自浙江大学的肖磊教授说,他们培养的克隆猪今年夏天就可以出生,如果可以顺利成活的话,他们下一步就可以培育去除免疫排斥基因的克隆猪,让人类移植猪的器官成为现实。

和以往的利用胚胎干细胞培植克隆猪不同,他们是用猪的普通皮肤细胞,将其诱导成为具有多种功能的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS cells),用这种方法,可以克服胚胎干细胞来源不足的问题。

诱导功能干细胞也被称为“新万能细胞”,它是一种具有较强分化潜力的干细胞,由皮肤细胞等体细胞经基因改造“诱导”发育而成。培养这类细胞不需要利用早期胚胎,而且可以无限增殖。

他们希望,通过建立猪的诱导干细胞系,可以系统性地对猪进行品质改良,产生转基因猪,建立猪的疾病机理模型。他说,猪的诱导干细胞系的一个非常有意思的地方是它跟人的胚胎干细胞非常类似,和啮齿类的表达不同。

他说,我们现在努力做的一个工作是希望把猪的iPS细胞变成活的猪生下来,通过克隆猪的方法,把干细胞的核打入猪的卵母细胞中,培育胚胎,现在我们已经开始看到心跳、看到骨骼,发育的非常不错,很可能今年夏天会生下来。

这只猪可以顺利的活下来,他们就可以将来用这只猪的iPS细胞去修饰猪的基因组,把造成免疫排斥的基因敲除,或者短期禁止免疫排斥的基因,可以产出可以给人类进行器官移植的猪,或者建立人类的疾病模型,或者提高猪的农业品质。

最近他们还完成了绵羊的ips细胞系,有意思的是绵羊的iPS细胞和啮齿类相似,它的克隆不是扁平的而是鼓起来的,而猪和人的都是扁平的,对基因的表达也不一样,但是具体是什么原因,他们不知道。

肖磊说,iPS细胞实际上可以提供一个录像带的功能,当病人因为遗传性疾病去世后,可以通过提取他的皮肤细胞,诱导成为iPS细胞,再现其疾病发生的过程。这就像车祸发生了,驾驶员已经死了,谁也不知道车祸是怎么发生的,如果是有一盘录像带,就可以知道车祸是怎么发生的。

iPS细胞就可以实现这种录像带的功能,我们可以一遍遍的再现疾病发生的过程,可以寻找阻止这种疾病发生的药物。iPS细胞的应用有三个领域,就是再生医学、疾病机理研究和药物筛选。

1987年出现的小鼠基因敲除技术是所有这一切的基础,其主要流程是通过小鼠的囊胚提取小鼠的干细胞,然后把带有突变的同源序列打入到小鼠的胚胎干细胞里面去,把原来的序列替换掉,产生一个带有突变的胚胎干细胞系。

这个事件发生的概率非常非常低,大概是百万到千万分之一,通过筛选可以找到发生同源重组的胚胎干细胞系,然后把发生重组的胚胎干细胞系打入小鼠的囊胚腔,这样外源的胚胎干细胞系和小鼠的囊胚长在一起,然后把这个囊胚转移到代孕的小鼠体内,就可以生下嵌合鼠。

嵌合鼠的细胞一部分来自胚细胞团,一部分来自突变的胚胎干细胞系,如果这些突变的干细胞的质量非常好,可以嵌合到小鼠的生殖系统,就可以产生生殖细胞,把突变传到下一代。

这是一种研究基因功能、建立疾病机理模型的一个非常好的方法,但是小鼠的胚胎干细胞是基因剔除的一个必须的媒介,没有胚胎干细胞的来源,就没法做精确的基因修饰,所以现在就可以用iPS技术,解决没有胚胎干细胞的问题。

他们利用iPS技术建立的大鼠的iPS细胞系,和小鼠的胚胎干细胞非常相似,这是医学上第一次在没有胚胎干细胞的情况下,建立了多功能的干细胞系,证明了可以用iPS技术为在没有胚胎干细胞的情况下研究干细胞的机理,提供一个临床的方法。

不仅可以通过培养长着不会发生排斥的器官的整猪,还可以利用iPS技术在猪身上培养特定的器官。在发明iPS技术的日本,已经把这种技术用于在猪体内培育人体胰脏。日本一个研究小组去年10月曾经宣布,最早将从今年年初开始,利用IPS细胞在猪的体内培育人体胰脏。

他们计划通过控制遗传基因,使实验猪的胎儿在出生前无法发育胰脏,然后向猪胎儿体内植入利用人的iPS细胞研制出的、能够生长为胰脏的细胞。植入以后,在实验猪胎儿体内本应发育成胰脏的部分,不会繁殖出猪的细胞,而将生长出由人体细胞构成的胰脏。

浙大不是唯一的一家做克隆猪的。曾在美国成功做出世界第一例基因敲除克隆猪的赖良学博士,现在是中科院广州生物医药与健康研究院华南干细胞与再生医学研究所副所长,2009年,他们就获得了带有荧光标记的转基因克隆猪,到2010年,赖良学和顾为望教授已经培育出了60头不同转基因的克隆猪,用于器官移植、荧光、抗病、人类疾病动物模型等。

韩国的速度其实比中国快,今年2月,韩国科学家曾经宣布,韩国第一只器官移植用克隆猪Xeno,交配繁殖出第二代。Xeno是去除“超急性排斥反应”基因的转基因猪,科学家取出其精液,给普通猪人工授精,于上月10日成功产下4只小猪。其中,雌雄各有一只小猪不具有超急性排斥反应基因。韩国农振厅计划,今后通过去除“超急性排斥反应”基因的转基因猪之间的交配,从2013年起每年生产出30只左右的脏器移植研究用猪。

不过,超急性排斥反应只是异种器官移植的第一道障碍,第二道障碍是超急性排斥反应以后的急性血管性排斥反应,也叫加速性排斥反应。这道障碍同样不好逾越。因为人和动物在基因方面有很大差别,基因的不同导致组织相容性抗原的不同,相容性抗原不同也就是指不相容,不相容就会产生排斥,这个问题仍然需要解决。

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