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人猪嵌合体?是的,你没看错!
  • 内容来源:本站原创
  • 网站编辑:kate
  • 发布时间:2017.02.01
人猪嵌合体?是的,你没看错!
这个注入了人体细胞的猪胚胎目前正处于初期阶段,已发育了四周时间。
供图:JUAN CARLOS IZPISUA BELMONTE
 
撰文:Erin Blakemore
 
  1月26日,科学家宣布首次成功研发出了人与动物的嵌合体,这个项目证明,人类细胞可以注入一个非人类的生物体,并存活下来,甚至在宿主动物体内生长,譬如这次试验中的猪。
 
  这一生物医学上的进步一直是科学家的梦想,他们希望以此来应对捐献器官的严重不足,虽然这也面临着巨大的伦理争议。
 
  每10分钟,就有一个人加入全国器官移植等待名单;每一天,名单上有22人因为没有合适的器官死亡。如果,我们不再依赖慷慨的捐献,而把目光转向在动物体内种植定制器官呢?
 
  现在,在索尔克研究所的带领下,一支国际研究团队在《细胞》杂志上宣布:我们离科学梦想的实现更近了一步。该团队创造了科学界称之为“嵌合体”东西:即含有来自两个不同物种的细胞的生物体。
 
  过去,科学家们一直没有研究人与动物的嵌合体。在美国,这样的实验目前还无法得到公共资金(迄今为止,索尔克团队依靠的是对嵌合体项目的私人捐助)。而公众意见在培育半人半动物的生物体方面,也起到了阻碍作用。
 
  但该研究的第一作者、索尔克研究所的吴军表示,我们只需要换个角度来看待神秘的嵌合体,比如天使就是人与鸟的混血。
 
  吴军说:“在古代文明中,嵌合体常和神灵联系在一起”,我们的祖先认为“嵌合体的形式可以守护人类”。从某种意义上说,这也正是团队的希望:在未来,人与动物的嵌合体可以做到这一点。
 
培育嵌合体
 
  培育嵌合体有两种做法,其一是把一种动物的器官放入另一种体内,但这么做风险很高,因为宿主的免疫系统可能会导致器官排斥反应。
 
  另一种办法是从胚胎开始,将一种动物的细胞注入另一种的胚胎,让它们自己生长成一个整体。
 
  这听起来有些奇怪,但确实可以用实验室培育的器官来解决大量棘手的生物学问题。
 
  干细胞是一种万能细胞,可以生长成任何一种身体组织,它们似乎蕴含着无限的可能。但让这些细胞长成合适的组织和器官,却很困难。
 
  细胞只能在培养皿中生存,科学家需要用支架来确保器官长成正确的形状。而通常,病人必须经历痛苦的侵入性检查,医生才得到所需要的相关组织,展开治疗。
 
  最初,索尔克研究所基因表达实验室的教授Juan Carlos Izpisua Belmonte认为,用宿主胚胎来培育器官的想法已经足够明确。然而,Belmonte和40多名同事用了4年时间才弄明白如何培育人类与动物的嵌合体。
 
  为了做到这一点,研究团队借鉴了之前在小鼠和大鼠身上所进行的嵌合体研究。
 
人猪嵌合体?是的,你没看错!这个一岁大的嵌合体来自于一只小鼠。小鼠体内被注入了大鼠的干细胞。
供图:JUAN CARLOS IZPISUA BELMONTE
 
  其他科学家已经弄明白,如何在小老鼠体内培育大鼠的胰腺组织。上周三,研究团队宣称,在患有糖尿病的小鼠身上移植了健康的胰腺组织后,糖尿病已被成功治愈。
 
  索尔克研究所的研究团队则往前多走了一步,他们利用有“基因剪刀”之称的CRISPR技术侵入小鼠的囊胚,即胚胎发育的早期阶段,删除了形成器官的关键基因。然后,科学家把能长成器官的大鼠干细胞注入小鼠的体内,这些细胞活跃了起来。
 
  结果,这些小鼠成功活到了成年,有一些甚至长出了大鼠的胆囊。在过去1800万年里,大鼠从来都没有这个器官。
 
排斥风险
 
  研究团队从大鼠身上取到了干细胞,并注入到猪的胚囊里。这一次毫无疑问失败了,毕竟大鼠和猪有着截然不同的妊娠期和进化祖先。
 
  然而,猪和人类却有明显的相似性。虽然猪的怀孕时间较短,但它们的器官却和我们的相仿。
 
  但这些相似性却没有让任务变得简单。研究团队发现,为了在不杀死猪的前提下,把人类细胞注入它们体内,科学家必须把握好时机。
 
  索尔克研究所的科学家、论文的第一作者吴军解释说,在发育过程中,“我们试了三种不同的人类细胞,本质上代表了发育过程中的三个不同时期”。通过试错,他们发现,尚未发育的全能性细胞(即潜力无限的干细胞)的生存状况不如略略发育的那些。
 
  科学家把这些时机恰当的人类细胞注入猪胚胎后,胚胎活了下来,接着,他们把胚胎移入成年猪体内,经过3到4周后,再移出分析。
 
  吴军说,最后团队一共得到了186个依然存活的嵌合胚胎,而且“我猜测每10万个猪细胞中可能只有不到1个人类细胞”。
 
人猪嵌合体?是的,你没看错!
猪囊胚中注入了人类细胞。
供图:JUAN CARLOS IZPISUA BELMONTE
 
  北卡罗来纳大学教堂山分校、北卡罗莱纳州立大学的干细胞专家Ke Cheng表示,这个比例很低。从长远来看,这个方法会带来问题。
 
  Ke Cheng发现,人体组织似乎减缓了胚胎的发育,而且用这样的胚胎培育出的器官很有可能遇到人体的排斥,因为它们含有太多的猪组织。
 
  Ke Cheng表示,下一步是看看是否可能提高胚胎所容许的人类细胞的数量,现在的方法只是个开始,而我们还不清楚能否克服这个障碍。
 
  Belmonte也同意这一点,他指出,用这个办法培育人体器官需要几年时间。而技术则可以更早地投入使用,作为研究人类胚胎发展和了解疾病的方法。这些实时数据和培育器官同等重要。
 
  虽然目前研究还处于早期阶段,但Ke Cheng把这次的嵌合体称之为突破性进展。当然,他也承认:“未来还有很多路要走,但非常有意思。”
 
(译者:Sky4)
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