飛奔在科學前沿

王忻

基因編輯技術示意圖

異體器官移植

對許多人類疾病來說，器官移植是唯一的治愈方式。目前人類患者移植所需要的器官，主要依賴于他人的捐獻，而根據世界衛生組織公布的數據顯示，全世界對移植器官的需求數量已遠遠大于供給。據美國器官共享網絡估計，平均每天有22人在等待器官移植中死去。

異體移植器官最佳提供者

為了解決器官缺乏的難題，生物學家開展了很多的研究，其中異體移植、3D打印等技術是潛在的解決方案。但3D打印技術造價比較高，且只能打印結構相對簡單的組織，而人類內臟器官的復雜程度很高，3D打印產品很難達到預期的效果，因此異體移植就成為了最可能成功的方案。

生物學家經過大量的研究，最終選中了與人體器官體積相似、生理指標大體接近、生長速度快的豬（1年可達成熟），作為人類器官移植的提供者。世界衛生組織有報告指出：豬有可能為人類患者提供幾乎無限量的高質量器官、組織和細胞等資源;豬的腎臟、心臟、胰腺等器官，與人類相應器官在結構和功能上幾乎完全一致，從結構和功能上可以作為人類器官的提供者。

豬器官人體移植初嘗試

目前，還沒有成功將豬器官移植給人類的案例，這主要有兩個原因：一是人類的免疫系統會對外來的組織產生排斥反應;二是因為豬提供的器官可能帶有引起人類嚴重疾病的病毒，其中最難消滅的被稱為內源性逆轉錄病毒（PERV）。

面對排斥反應，科學家嘗試借助基因編輯工具（如CRISPR內切核酸酶等）對供體豬的基因組進行改造，讓豬器官在基因水平上更接近于人類，使外來的器官能夠被人體免疫系統所接受，從而達到預期的治療效果。

而PERV這種病毒隱藏在豬的基因組里，并且在很多細胞中有備份。如果不消除豬體內的逆轉錄病毒，其器官移植到人體就會引起致命疾病。幸運的是，這個問題得到了解決：2015年，哈佛醫學院遺傳學教授喬治·丘奇和楊璐菡博士團隊，利用CRISPR/Cas9基因編輯技術，一次性消滅了隱藏在豬基因組中的62個PERV片段，體外實驗顯示病毒的感染率僅是以前的1/1000，從而解決了豬內源性逆轉錄病毒感染人體的風險。

通過科學家的不斷努力，豬器官的異種移植的臨床應用時間會越來越近。相信這項技術，很快就會為遭受痛苦的患者帶來治愈的希望。

基因組選擇育種

CRISPR/Cas9基因編輯技術在豬器官人體移植方面的應用暢想

為了應對市場消費者對豬肉產品需求的變化，畜牧工作者要不斷地對豬進行改良，這項工作稱之為育種。育種工作目前主要采用的是傳統的方法，雖然取得了一些效果，但依舊存在著準確度低、耗費時間長的缺點。為了攻克這個難點，科學家經過努力將生命科學的前沿與育種工作結合起來，發明了基因組選擇（GWS，Genome Wide Selection）這種最新的育種技術。這項技術在豬育種領域已經開始應用。那么基因組育種具有什么樣的優點呢？

基因組選擇育種可以使養豬業獲得巨大效益

我們知道，決定生物個體發育等的所有信息都儲存于其DNA中，決定生物生命活動的最小單位稱為基因。如果可以對DNA序列進行全面分析，就可以準確了解動物的基因信息，從而能夠非常準確地評價個體能否作為種用，這就是基因組選擇育種方法的原理。基因組選擇育種的優點是，可以在動物出生后很短時間就能準確判斷出未來的生產水平，與傳統方法相比，基因組選擇育種的效率提高了100%以上。

基因組選擇育種對傳統手段難以改善的指標也有非常好的效果，例如產仔數，利用基因組育種方法在3年可以提高1頭，而傳統方法需要5～8年才可以提高1頭。由此看出，基因組選擇育種可以使養豬業獲得巨大效益，可以為廣大消費者提供廉價而優質的豬肉產品。

基因組選擇并不是轉基因，沒有對原有遺傳物質做出任何改變。這項技術對于普通消費者的意義在于，能夠使豬肉產品的價格降低的同時，品質得到提升。同時基因組育種可以提高對疾病的抵抗力，通過減少疾病的發生，從而使抗生素的使用量降低，對于食品安全也非常有幫助。

延伸閱讀

目前，豬異體器官移植在其他動物上已經取得了一定的成就。德國慕尼黑大學團隊在狒狒身上進行了豬心臟移植，移植器官堅持了90天，較以前延長了1倍。美國埃默里大學的研究人員成功地將豬的腎臟移植給了一只獼猴，并在400多天之后獼猴才發生排斥反應，這超出了之前記錄好幾個月。

（責任編輯/朱文超? ?美術編輯/胡美巖）