器官衰竭等不到供体？南医大克隆“万能猪”来代替
2011-03-23 22:49:54   来源：   作者：  评论：0 点击：

戴一凡教授2002年在美国培育的“万能猪”

龙虎网讯 肾脏衰竭等不到供体？别急，有“万能猪”的猪肾来代替 南京首批克隆猪今夏出生，获得政府部门批准后，其角膜、心脏、肌腱、韧带等器官均可移植到人体，理论上也不会有排斥反应。

“基因敲除猪细胞年初已运到南京，今年下半年可望培育出基因敲除猪，这种猪的器官可以移植到人体中，给深受供体短缺困扰的人类器官移植带来全新希望。”南京医科大学的科学家们昨天宣布，他们正在克隆一种”万能猪”，今年初夏首批猪宝宝就要出生了。被科学家们亲切称之为“万能猪”的小家伙们，体内导致猪器官与人血不相容的猪DN***段已被敲除。理论上说，“万能猪”的器官移植到人身上也不会有排斥反应。

国内每年150万人器官移植等供体

据介绍，器官移植是治疗器官功能终末期衰竭的主要手段，但供体短缺严重制约了器官移植技术的开展。

2010年底，赵子建、戴一凡领衔的6人专家团怀揣国际顶尖的“基因敲除猪器官移植”技术回国，落户南京医科大学。赵子建说，我国每年有150万人生命垂危亟需器官移植，最终能得到供体接受移植的病人不到1万人。以角膜为例，国内有200-300万人因为角膜损伤而失明，有700-800万人因慢性角膜炎处于半失明状态。然而国内角膜供体少得可怜。有数据表明，黑龙江、浙江这几年角膜库存量为零。南京作为卫生部器官供体试点城市，去年自愿捐献供体为零，过去20年只有3位志愿者捐献供体。移植手术供体短缺，在整个亚洲是个难题。

克隆猪与人不相容的基因被敲除掉

赵子建介绍，开展异种器官移植是世界公认的解决器官短缺的重要途径，由于猪器官大小及功能与人体器官比较一致且容易繁殖，国际上把猪作为人体异种器官移植来源的首选动物。用猪器官代替人体“报废器官”，关键是要解决排斥反应。

“所谓基因敲除猪，就是用一种新型的分子生物学技术，把猪身上容易引起排斥反应的基因除掉，使移植的猪器官能够与人体相容并长期存活。”2002年，戴一凡教授课题组利用基因敲除技术，在美国培育出基本不含“排斥基因”的克隆猪，入选当年美国《科学》杂志100项重大科学发现之一。此后，基因敲除猪的角膜、胰岛移植到大动物身上，均未发生排斥反应，相关研究成果先后在国际权威杂志上发表。戴一凡管它们叫“万能猪”。“好比O型血的人可以给所有人输血一样，排斥基因被敲除掉的‘万能猪’的器官变成‘O’型器官，可以移植给任何人不发生排异。”

一试管细胞可克隆上万头“万能猪”

今年初，几十管“万能猪”的细胞已远渡重洋，从美国“飘”到了南京。戴一凡说，这些都是基因改造猪的细胞，每一管都可以克隆出成千甚至上万头“万能猪”，有公猪、母猪。“我们已经在克隆，预计再过五六个月，首批猪宝宝就会在南京诞生。从外形上看与普通猪差别不大，生长速度也相当。”克隆到一定数量后，科学家们将顺其自然让“万能猪”自然繁殖。 

八问“万能猪”器官移植

移植最大的障碍在哪里？ 就在于超急性排斥反应

人和人之间器官移植后存在一种现象叫超急性免疫排斥反应，比如说接受肾脏移植的病人，移植后的肾脏一开始还很好，但移植几分钟后，当人体察觉到移植的外来器官时，会迅速对其进行猛烈攻击，肾脏变黑变软，在几个小时内迅速死亡了。如果把动物，诸如猴子、狒狒或者是猪的器官移植给人，所面临的第一道障碍就是这个超急性排斥反应。“万能猪”的器官植入人体后能否抵抗住排斥反应呢？“为排除这个障碍，我们采用了体细胞基因敲除和克隆技术，把导致猪器官和人血不相容的猪DN***段敲掉，理论上说万能猪的器官与人体应该是合拍的。这在猴子身上已得到证实。”戴一凡说。

有成功的实验案例吗？

“万能猪”的肾在猴子体内活了

猴子换上万能猪的肾，会变成什么样？戴一凡的实验告诉我们，它活得好好的。第一个实验中，猴子被换上普通小猪的肾，移植后的肾脏一开始还是好好的，但移植几分钟后，肾脏开始发黑，一个小时后完全丧失功能。第二个实验，轮到“万能猪”上阵了，它的肾脏被植入猴子体内后，活得好好的，没有出现超急性排斥反应，“活”了一年多。除了肾脏，“万能猪”的胰岛也给了患上糖尿病的猴子。一只可怜的猴子血糖浓度超过250，浑身都是病，自从换上“万能猪”的胰岛，不需要注射胰岛素，血糖恢复正常，又变得活蹦乱跳。迄今为止，“万能猪”已救活了两只肾衰竭的猴子和五只患糖尿病的猴子。

猪体内病毒会转给人吗？

无菌培育的“猪二代”才用于实验

“因为这些猪的器官要被移植到人身上，必须避免猪身体上的病毒传播到人体内，因此对它们的饲养非常有讲究。”赵子建告诉记者，首批克隆出来的猪还不能直接用于临床，还必须再繁殖一代，成为“猪二代”才会用于实验。这些猪从出生到临床运用，享受的可不是一般的待遇。戴一凡介绍，这些猪宝宝都是破腹产的，从一出生就马上和妈妈分开，被送到超洁净的猪舍中，接受人工饲养。目前，南医大已经在建这样的超洁净猪舍，同时还计划在江宁建一座大型猪舍，可容纳1000—2000头猪，如果有可能的话要达到上万的规模。

“猪舍内必须是完全无菌、无病毒的，饲养人员进去之前必须沐浴更衣，还得换上专门的工作服。”赵子建介绍，这些猪的饮食，比如饲料和水都是经过无菌无毒的处理。每头猪身上都贴有一块电子磁片，工作人员会对它们进行24小时监控，每隔一段时间，这些猪都要接受检验检疫。“可以说，这些猪比人干净多了。它们的器官也是无菌的。”赵子建教授打趣道。

为什么不用狒狒猴子？

它们和人是“近亲”，不安全

众所周知，人类属于灵长类动物，与灵长类其他动物在生理解剖和新陈代谢等方面相似，为什么不选择移植猴子或狒狒的器官呢？戴一凡说，灵长类动物的特点是世代间隙长，尤其是猩猩和狒狒长达10年以上，繁殖率低，一胎一仔，饲养成本也较高，很难满足人类器官移植的需求。正因为是“近亲”，存在于猴组织内的病毒更容易感染人，例如可怕的HIV病毒。而且大多数灵长类动物在国际上又属于保护动物，也不利于临床推广。

“猪是异种器官移植的最佳选择对象在国际上已成为共识”。戴一凡告诉记者，与人距离不近不远刚刚好，猪组织内的病毒不太会感染人类，它绕开了一个在实践中阻碍给人体移植猪器官的主要障碍。另外，科学家之所以对猪情有独钟，因为它们与人类有许多相似之处。猪的心脏与人的心脏大小差不多，其管道分布和动力输出也相类似。

赵子建，南京医科大学特聘教授，博士生导师, 南京医科大学代谢疾病研究中心主任，1984年获北京大学化学系学士，1992年于美国南加州大学获得生物化学及分子生物学博士学位。 然后在美国华盛顿州大学西雅图医学院药理学系从事博士后研究。2000年任职匹兹堡大学医学院细胞生物和生理学系tenure-track教授直至tenured。 赵教授多年以来主要从事代谢综合征(肥胖,糖尿病和脂代谢紊乱)发生的分子机制研究。 赵教授所领导的研究小组主要是利用分子遗传学(转基因和基因敲除动物模型)，生物化学，药物干预等手段，从基因表达、信号传导通路、炎症的发生、和遗传基础等角度，来探讨代谢综合征发生的分子机制。研究项目多年来由美国NIH、美国糖尿病协会， 美国心脏协会等机构支持。曾获得美国糖尿病协会 Career & Development Award 和Research Award，并多次受邀请在美国糖尿病协会年会、内分泌协会年会、Gordon Research Conference上做专题学术报告。回国前多次承担为美国NIH，糖尿病协会、和英国Welcome Trust基金项目审评人。所研究结果常以第一作者或通讯作者的身份在 Nature系列(Nature Neuroscience;Nature Medicine), PNAS，JCI，Diabetes, 和JBC 等高水平杂志上发表。 其中某些成果已申报专利，并已得到美国国家专利局的批准。