基因改良小豬可以為人類提供更安全的移植器官

楊曙光/譯

（農民日報，北京 100029）

基因改良小豬可以為人類提供更安全的移植器官

楊曙光/譯

（農民日報，北京 100029）

薦語：人體供體器官短缺是全球性臨床器官移植難題，生物學家一直致力于尋找合適的可替代的異種動物資源，最終在眾多馴化動物中，選中了與人體器官體積相似、解剖學和生理學指標大體接近的家豬。世界衛生組織在其關于異種移植的臨床研究規范中指出：豬有可能成為器官移植病人無限量的高質量器官、組織和細胞供體資源。豬的腎臟、心臟、胰島等臟器組織及神經細胞，與人的相應器官、組織和細胞，在結構和功能上幾乎完全一致，可以替代人源性器官供體，而且豬可以經過基因修飾提高異種移植的治療效果。

在異種移植中，跨物種的生物安全問題一直引人注意。目前的研究確定了26種存在物種間交叉感染風險的病原體。其中，最難解決的是消滅豬內源性逆轉錄病毒（PERV），近兩年，這一問題得到了根本性解決。

異種移植，雖然目前還面臨諸多困難，但已經到了迎來突破的重要時刻。像生產肉腸那樣“生產”器官以供給人類進行移植，這絕非天方夜譚，那些科幻片中的情節正在成為現實。

楊曙光，男，1993年北京大學中文系研究生畢業。畢業后在農民日報社從事記者、編輯工作。1996年策劃出版了《策劃你的一生》，為高考學子選擇專業和擇業提供參考。1997年和美國孟山都公司合作，在農民日報社策劃創辦了《可持續農業》周刊，展開了國內最早的轉基因抗蟲棉的宣傳報道。2011年任《中國畜牧獸醫報》副主編。2013年參與了中國農科院國際合作局出版的《中國與國際農業研究磋商組織戰略合作30年》一書的主要稿件撰寫。2016年任《中國漁業報》總編輯。

想把豬器官移植給人的科學家們長期以來都面臨著一個棘手的問題：如何解決豬內源性逆轉錄病毒基因？從它們不幸的首字母縮略詞PERVs可以看出，這種古代病毒感染的遺留物，分散在整個豬的基因組中，并可能感染一個有一天接受豬心、肺或腎臟作為替代或臨時器官的人?，F在，一家旨在培育移植豬器官的美國公司報告說，已經將這些病毒排除在關注名單之外。使用CRISPR基因編輯技術，該公司和幾個學術實驗室的研究人員培育了幾十頭生長狀況健康的豬，沒有發現其攜帶PERV基因。

柏林Robert Koch研究所的病毒學家Joachim Denner研究了神秘的PERV序列，他說：“如果這是正確的，這是一個偉大的成就?！奔词箾]有PERVs，豬也需要進行其他基因的改良，以便其器官不會被人體免疫系統所排斥或造成其他傷害。Denner認為：“如果有可能敲除PERVs，你應該這樣做?！?/p>

人體器官供體的短缺導致重要器官移植的一長串等候名單，在美國，每天約有22人因在等待各種器官移植供體的時候而死亡，而豬的器官尺寸正符合人類的需求。然而，對PERVs的關注很難被駁回，尤其是因為研究表明該病毒可以感染人體細胞。

科學家們已經將豬胰腺細胞植入糖尿病患者體內，并沒有發現隨后的PERV感染的證據。Joachim Denner指出，那些保護膠囊內的細胞數量很少，可能需要免疫抑制藥物來防止病人身體攻擊的大型豬器官可能會造成更大的PERV傳播風險。Joachim Denner和他的同事們最近試圖用稱為鋅指核酸酶的基因編輯技術將PERV基因從豬細胞中切除，但許多不精確的DNA切割對細胞有毒性。

CRISPR技術出現后，哈佛大學遺傳學家George Church和Luhan Yang這兩位早期的基因編輯技術開發人員猜測，CRISPR的高效二重引導RNA和DNA切片酶可以對豬細胞進行精確的全基因組改變。2015年，他們共同創建了eGenesis公司，專注于器官移植工程， Luhan Yang并成為公司的首席科學官。同年，他們發現CRISPR能在豬基因組的所有62個位點敲除PERV基因，這是迄今為止最廣泛的CRISPR基因編輯專長。

他們需要從活豬的基因正常的細胞開始。丹麥和中國合作小組參與了這項新的工作，eGenesis團隊將CRISPR技術應用于來自豬胎兒結締組織的細胞。這些細胞在遭受CRISPR基因編輯時被證實更脆弱：一旦進行基因編輯，它們就不能正常生長，可能是因為它們DNA的破壞促使它們停止分裂或自毀。

為了生產仔豬，研究人員隨后又使用了一種標準的克隆技術：他們將這些基因編輯細胞中含有DNA的細胞核插入來自中國屠宰場從豬卵巢取出的卵細胞中。他們允許每個卵細胞發育成胚胎，并將其植入代孕母豬的子宮中。

Luhan Yang說：“在我們的研究之前，對于這種基因編輯后生產的豬是否可行，存在著巨大的科學不確定性。但在一篇發表的科學論文中，她的研究小組報道說，這項技術能夠生產出活體健康的豬，其成功率幾乎與不進行基因改造的克隆方法相同，每100個植入的胚胎約有1頭豬健康成活。當他們測試了迄今為止出生的37頭仔豬的組織時，全部都是不含PERV的。

巴爾的摩馬里蘭大學醫學院心臟移植外科醫生Muhammad Mohiuddin補充說：“目前，我不認為我們對PERV很擔心。”他的小組正在與United Therapeutics公司合作開發植入式豬心。

PERVs不是阻礙移植豬器官的唯一障礙，研究人員還將需要敲除引發人體免疫系統反應的豬基因，并插入其他能夠防止與人體血液發生毒性相互作用的基因。eGenesis公司也在進行這種基因修改。 Luhan Yang說，與敲除PERV技術相比，這些兼容性問題是第二個挑戰，可能更具挑戰性。

文章來源：HTTP://WWW.SCIENCEMAG.ORG/ （譯文有刪節)

原文標題：CRISPR slices virus genes out of pigs, but will it make organ transplants to humans safer?

原作者：KELLY SERVICK

2017-11-06）