發(fā)布日期：2017-08-14
今日，《科學(xué)》雜志在線刊登了一項重量級的研究。來自浙江大學(xué)、云南農(nóng)業(yè)大學(xué)、重慶第三軍醫(yī)大學(xué)、哈佛大學(xué)以及其他科研機構(gòu)與公司的團隊使用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，一舉解決了將豬器官移植到人體內(nèi)的關(guān)鍵難題。這項研究的通訊作者是2017全球青年領(lǐng)袖，80后科學(xué)家楊璐菡博士。
器官移植手術(shù)影響了全球數(shù)百萬人的生命。以美國為例，此時此刻，正在排隊等待器官移植的患者人數(shù)高達12萬。然而，每年能夠用于移植的器官數(shù)量非常有限，成功進行的器官移植手術(shù)僅有3萬多例。據(jù)估計，在2016年，每天都有22名患者在等待器官移植的過程中死去。
我們欣喜地看到，諸多來自中國的科研人員參與了這項重磅研究（圖片來源：《科學(xué)》）
上世紀90年代，醫(yī)學(xué)研究者們曾嘗試解決這一問題。他們給出的策略是異種移植，即在人體內(nèi)移植入動物器官。在這些動物中，豬的器官在尺寸與功能上和人體器官較為接近，因此也獲得了研究人員的關(guān)注。然而，豬的基因組里含有內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（PERV）的序列，對人體有潛在的健康風(fēng)險。直接將豬的器官移植入人體，可能會導(dǎo)致新型疾病的傳播。幾十年里，科學(xué)家們也一直在試圖解決這個難題。
CRISPR-Cas9技術(shù)有望解決豬器官進行異種移植時面臨的挑戰(zhàn)（圖片來源：eGenesis官網(wǎng)）
CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的橫空出世，讓科學(xué)家們看到了曙光。一方面，它能精準地去除豬基因組里的PERV序列，降低人體感染疾病的風(fēng)險；另一方面，它甚至能減少人體對豬器官產(chǎn)生的強烈免疫反應(yīng)。“過去，這些障礙是不可逾越的，”楊璐菡博士說：“但現(xiàn)在，利用基因編輯技術(shù)，我們有望同時解決這兩大問題。”
這項研究采取的策略（圖片來源：eGenesis官網(wǎng)）
在今天的這篇《科學(xué)》論文中，研究人員證實了這一思路的可行性。使用CRISPR-Cas9技術(shù)，這支跨國團隊在豬的原代細胞系（porcine primary cell line）里，成功使所有的PERV序列失活！隨后，他們又使用“克隆技術(shù)”（體細胞核移植技術(shù)），培育出了豬的胚胎，并將這些胚胎移植到了代孕的母豬體內(nèi)。隨后，他們檢測了出生的小豬體內(nèi)的基因組DNA和mRNA水平，證實PERV序列繼續(xù)處于失活狀態(tài)。換句話說，將這些豬器官移植到人體里的關(guān)鍵安全隱患，已經(jīng)得到了成功解決。
“在我們的研究前，這些經(jīng)過基因改造的豬能否存活，在科學(xué)上有很大的不確定性。”楊璐菡博士說。如今，我們已經(jīng)不再需要為此擔(dān)憂。
多頭PERV序列失活的小豬已成功誕生（圖片來源：eGenesis官網(wǎng)）
受克隆技術(shù)本身所限，小豬成功出生的概率只有約1%。但可喜的是，基因編輯并不會降低克隆技術(shù)的成功率。1%的概率在應(yīng)用上也具有可操作性。目前，已經(jīng)有37頭小豬使用這個手段誕生，所有的小豬體內(nèi)，PERV都處于失活狀態(tài)。
“如果豬器官的移植安全有效，這會極大改變器官移植的面貌。” David Klassen博士說道。他是一家非營利性機構(gòu)的首席醫(yī)學(xué)官，這個機構(gòu)管理了整個美國的器官移植系統(tǒng)。
解決了PERV帶來的安全隱患后，研究人員們計劃挑戰(zhàn)下一個難題。按計劃，他們將敲除豬器官內(nèi)會引起人類強烈免疫反應(yīng)的基因，并插入一些能預(yù)防潛在毒性的基因。
哈佛大學(xué)知名遺傳學(xué)家George Church教授認為2年內(nèi)，我們能看到這項突破的實際應(yīng)用（圖片來源：Evolution News）
楊璐菡博士的導(dǎo)師，哈佛大學(xué)知名遺傳學(xué)家George Church教授也參與了這項研究。他樂觀估計，這項突破有望在兩年內(nèi)，實現(xiàn)豬器官到人體的移植。將來，我們有望為大量患者提供肝臟、腎臟、肺、心臟等器官，甚至可以為糖尿病患者提供全新的胰臟。每天，都有22名患者在等待器官移植的過程中死去。能夠拯救這些患者，是一樁功德無量的事。
參考資料
[1] Inactivation of porcine endogenous retrovirus in pigs using CRISPR-Cas9
[2] CRISPR slices virus genes out of pigs, but will it make organ transplants to humans safer?
[3] Gene Editing Spurs Hope for Transplanting Pig Organs Into Humans
來源：學(xué)術(shù)經(jīng)緯
