人體器官短缺使研究人員將目光轉(zhuǎn)向畜牧養(yǎng)殖動(dòng)物。幾家生物公司都在對(duì)豬進(jìn)行基因工程改造，使豬的器官更適合人體。

另外一些科學(xué)家則在尋求另外一種不同的解決方案——直接在豬、綿羊或其他動(dòng)物身上“種”人體器官，然后“收獲”這些器官進(jìn)行移植。

這想法有點(diǎn)讓人無法接受，還有一些倫理上的擔(dān)憂。

但是現(xiàn)在已經(jīng)有一些研究小組正在攻關(guān)：讓一個(gè)物種的干細(xì)胞在另一個(gè)物種的胚胎中茁壯成長。

上個(gè)月，美國的一個(gè)研究小組就在一份預(yù)印文章中報(bào)道說，他們已經(jīng)在猴子的胚胎中培育出了猩猩的干細(xì)胞。日本也頒布的寬松的法規(guī)，鼓勵(lì)研究人員提高人類細(xì)胞在嚙齒動(dòng)物和豬胚胎發(fā)育過程中的存活率。

凱瑟西儲(chǔ)大學(xué)的生物倫理學(xué)家Insoo Hyun說，工作將會(huì)負(fù)責(zé)任地進(jìn)行，像黑猩猩-猴嵌合體這樣的努力代表著“小步前進(jìn)和逐漸收集數(shù)據(jù)，”他說?！拔艺J(rèn)為這是一個(gè)明智的做法?！?/p>

研究人員設(shè)想，將人的細(xì)胞重編程為原始的發(fā)育狀態(tài)，并將這些誘導(dǎo)多能干（IPS）細(xì)胞注射到另一個(gè)物種的胚胎中，然后再將胚胎移植到一個(gè)代孕體的子宮中，讓它們發(fā)育成器官供體。

IPS細(xì)胞可以來自等待移植的患者，或者更快、更低成本地提前來自其他捐贈(zèng)者器官細(xì)胞，后者只需匹配關(guān)鍵的免疫信號(hào)蛋白以防排斥反應(yīng)。

到目前為止，科學(xué)家們已經(jīng)在嚙齒動(dòng)物身上進(jìn)行了模擬。2010年，東京大學(xué)的干細(xì)胞生物學(xué)家Hiromitsu Nakauchi和他的研究小組報(bào)告了在無法形成胰腺的小鼠身上長出了大鼠胰腺。2017年，Nakauchi課題組通過了用大鼠“生產(chǎn)”的小鼠胰腺移植治療小鼠糖尿病。

成功的嚙齒動(dòng)物嵌合體實(shí)驗(yàn)：含有大鼠心臟細(xì)胞（紅色）的小鼠胚胎

然而，嚙齒動(dòng)物的成功并沒有很好的復(fù)制到大型動(dòng)物身上。

2017年，加州Salk研究所的細(xì)胞生物學(xué)家Jun Wu團(tuán)隊(duì)報(bào)道，當(dāng)他們向豬胚胎注入人類IPS細(xì)胞并將胚胎植入母豬體內(nèi)時(shí)，所產(chǎn)生的胚胎大約有一半發(fā)育遲緩、生長緩慢。

那時(shí)起，Wu博士開始在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中研究人類干細(xì)胞如何與其他動(dòng)物的干細(xì)胞（非人類靈長動(dòng)物、大鼠、小鼠、綿羊和奶牛）相互作用。他發(fā)現(xiàn)了“一個(gè)非常令人興奮的現(xiàn)象：不同物種細(xì)胞之間存在競爭。與我們的遠(yuǎn)親動(dòng)物相比，人類細(xì)胞往往會(huì)優(yōu)先死亡，我們正在試圖理解這種機(jī)制，我想很快就會(huì)有答案了。”

可惜競爭并不是唯一的問題。靈長類IPS細(xì)胞比嚙齒動(dòng)物干細(xì)胞更“先進(jìn)”，它們在嵌合胚胎中也無法存活。Nakauchi說，為了幫助靈長類動(dòng)物IPS細(xì)胞茁壯成長，他與他的斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)人工增加了一個(gè)防止細(xì)胞死亡的基因。上個(gè)月，他們測試了經(jīng)過人工改造的細(xì)胞在其關(guān)系親密的靈長類動(dòng)物胚胎中的發(fā)育情況。

為了避免引起倫理關(guān)注，研究小組決定不使用人類IPS細(xì)胞。因?yàn)?，如果一個(gè)含有人類細(xì)胞的非人類靈長類胚胎被植入代孕體并準(zhǔn)許發(fā)育，那么就會(huì)有許多人類細(xì)胞存活和增殖，結(jié)果將導(dǎo)致一個(gè)前所未有的靈長動(dòng)物嵌合體。“人們擔(dān)心人類和動(dòng)物之間的界限可能會(huì)變得模糊，”京都大學(xué)的生物倫理學(xué)家Misao Fujita說。他最近做過一項(xiàng)調(diào)查，受訪者們表示特別擔(dān)心這些動(dòng)物的智力可能會(huì)提高或攜帶人類精子和卵細(xì)胞。

因此，Nakauchi的研究小組將修飾的黑猩猩（人類近親）IPS細(xì)胞注入獼猴胚胎，他們發(fā)現(xiàn)，與未經(jīng)修飾的黑猩猩IPS細(xì)胞相比，有了促進(jìn)生存的基因加持，細(xì)胞在注入后第五天、猴胚胎發(fā)育第二天仍持續(xù)存在。Nakauchi說，很難讓它們在體外存活超過一周，但他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃“在不久的將來”將嵌合體植入雌性獼猴子宮，從而讓嵌合體進(jìn)一步生長。

Nakauchi還向日本政府提交了建議，將生存基因注入人類干細(xì)胞，然后注入缺乏胰腺發(fā)育關(guān)鍵基因的小鼠、大鼠和豬胚胎，而不是非人類靈長類動(dòng)物。研究人員希望，就像早期的嚙齒動(dòng)物實(shí)驗(yàn)一樣，人類細(xì)胞可以在這些動(dòng)物胚胎中形成缺失的胰腺。研究小組還想將胚胎植入代孕動(dòng)物體內(nèi)，在它們足月前取出來進(jìn)行研究。今年3月，日本徹底取消了“禁止培養(yǎng)人畜嵌合體超過14天或?qū)⑵浞湃胱訉m”的禁令，這項(xiàng)提議是對(duì)日本新法律準(zhǔn)則的初步檢驗(yàn)。

其他研究小組也在打造適合嵌合體干細(xì)胞的不同配方。1月，耶魯大學(xué)和Axion研究基金會(huì)的一個(gè)研究小組描述了用促進(jìn)基因表達(dá)的化學(xué)物質(zhì)培養(yǎng)猴子IPS細(xì)胞，從而讓它們在嵌合體胚胎中容易存活。4月，耶魯大學(xué)的干細(xì)胞生物學(xué)家Alejandro De Los Angeles報(bào)道說，這項(xiàng)技術(shù)也能促進(jìn)人類IPS細(xì)胞的類似基因表達(dá)變化，他現(xiàn)在正在考慮測試這些細(xì)胞在小鼠或其他非人類胚胎中的存活情況。

不同于日本，工作在美國面臨阻礙。2015年，NIH凍結(jié)了涉及將人類多能干細(xì)胞放入非人類脊椎動(dòng)物早期胚胎研究的撥款申請審查。之后，一些研究人員提出抗議，2016年，NIH取消了全面禁令，但仍保留了將人類干細(xì)胞插入早期非人類靈長類胚胎的資助禁令。NIH的一位發(fā)言人稱，這項(xiàng)提議“仍有待考量”。

由于種種原因嵌合體研究進(jìn)展緩慢，于是一些支持者預(yù)測“異種移植”（如改良的豬器官移植）將在臨床應(yīng)用中勝出。Wu說：“現(xiàn)在是異種移植的黃金時(shí)代，我們（嵌合體研究）已經(jīng)落后了，不過我們的目標(biāo)是創(chuàng)造出與人類接受者更好匹配的器官，干細(xì)胞和胚胎能使我們縮小物種分化?！?/p>

兩個(gè)器官移植路線，你更傾向贊同哪一種呢？

原文檢索：Embryo experiments take ‘baby steps’ toward growing human organs in livestock

來源：生物通