等候器官移植的病患数目与日俱增,但碍于捐赠来源有限,供需之间的缺口愈来愈大,人类还有其他办法吗?
1月26日刊发于学术期刊《细胞》(Cell)的论文显示,美国索尔克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies,下称 SIBS)结合基因编辑技术,将人类干细胞(Stem Cell)注入体外培育的猪早期胚胎,再将混合胚胎植入代孕母猪子宮内,其后部分胚胎存活时间达3周以上,并成功生成含有人类细胞的器官与组织——心脏、肝脏、神经元(Neuron)等之前体。
我们的最终目标是培育出具备功能性,并且可移植的器官与组织。虽然目前还相距甚远,但这已是重大的进步。
虽然之前已有科学家在老鼠身上做过类似尝试,但这是首次在猪胚胎中成功培育人兽“嵌合体”(Chimera)。因为猪的器官尺寸、生理与解剖结构与人类更为相似,这或许为借助大型动物培育可移植“人体器官”带来突破。
人猪“合作”的成果
这一研究长达4年,共有包括养猪场农民在内的40多人参与并作出贡献。“我们一开始低估了课题的复杂性,”SIBS 基因表达实验室教授 Juan Carlos Izpisua Belmonte 说,“这是一段漫长的旅程。”
由于猪的妊娠期大约只有人类的三分之一(不到4个月),因此研究人员需要选择恰当的时机,将人类干细胞注入体外培育的猪早期胚胎,以匹配猪的发育阶段,但这一过程历经挫折。“就像你驾车驶入高速公路后,如果仍以平常速度行驶,你会发生意外。”Izpisua Belmonte 解释道。
人类干细胞如能在猪的早期胚胎中存活,人猪混合胚胎即被成功创建。研究团队最终获得2075个可用混合胚胎,并将其植入41头代孕成年母猪子宮内(每头被注入30至50个),但只有186个“幸存”胚胎持续发育了21至28天。虽然成功率很低,但一些胚胎显示其中的人类细胞开始专门化,并且已发育成各种类型组织的前体。
培育人兽嵌合体的实验是富于争议的,因为理论上此类实验可能会创造出具备人类特质,甚至是拥有“人类大脑”的特殊动物,从而引发伦理混乱。故此研究团队让混合胚胎在母猪子宮内持续发育21至28天后,终止了培育过程并将其取出分析,以评估该技术的安全性和有效性。Izpisua Belmonte 表示:“这已经足够长了,我们既能借此尝试了解人类细胞与猪细胞如何混合在一起,又不会导致伦理争议。”
而 SIBS 基因表达实验室研究员、论文第一作者 Jun Wu 指出,此次实验培育的混合胚胎中,不包含会发育成脑部的细胞,只存有可发育成肌肉与其他器官的细胞。并且他透露,研究团队下一步努力的方向,是找到引导人类细胞在猪体内形成特定“人体器官”的方法,进而未来可以尝试将有需求患者的干细胞注入猪胚胎,培育出排斥性最低的可移植器官。
虽然皮尤研究中心(Pew Research Center)调查显示,美国民众对生物医学技术持警惕态度,但2016年夏天美国国立卫生研究院(NIH)曾表示,它计划解除“暂停用联邦政府拨款资助嵌合体研究”的限制,只要它们通过额外的伦理审查即可。支持者认为,除了可用于器官移植以外,人与动物的嵌合体能以更好的方式推动对人类早期胚胎发育的研究,并能成为新研发药物的毒性测试平台,将有助于各类疾病的预防与治疗。