錢煒

在中國(guó)，它們被稱為“萬(wàn)能豬”；在美國(guó)，它們又被叫做“百萬(wàn)美元豬”。實(shí)際上，它們是為了解決人類器官移植供體短缺問(wèn)題而生的。用萬(wàn)能豬身上的“零件”來(lái)供應(yīng)移植所需要的器官，這聽(tīng)起來(lái)很“科幻”；可是，心急的患者已經(jīng)紛紛打來(lái)要求“換豬腎”的電話

把豬的器官移植到人身上？這個(gè)聽(tīng)起來(lái)“荒唐”的主意，幾乎讓人無(wú)法接受！可是對(duì)于李琳來(lái)說(shuō)，這個(gè)想法卻顯得有某種“現(xiàn)實(shí)感”：最近，她每天都會(huì)接到好幾個(gè)電話，來(lái)電者都迫切地詢問(wèn)，能來(lái)你們這里“換豬腎”嗎？

李琳是南京醫(yī)科大學(xué)代謝疾病研究中心的工作人員。自從媒體披露她所在的機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行“萬(wàn)能豬”的研究，為器官移植提供供體以來(lái)，實(shí)驗(yàn)室里的平靜便時(shí)常被急不可耐的患者打破。

在中國(guó)，每年有150萬(wàn)患者亟需接受器官移植手術(shù)，而最終能夠得到供體并接受移植的病人還不到1萬(wàn)人。中國(guó)紅十字會(huì)與衛(wèi)生部自2010年3月啟動(dòng)了“中國(guó)人體器官捐獻(xiàn)試點(diǎn)”工作，南京也被確定為試點(diǎn)城市之一?？墒且荒陙?lái)，這里的自愿捐獻(xiàn)供體者為零。即使在過(guò)去的20年中，南京也只有3位志愿者捐獻(xiàn)了器官。

移植供體短缺是一個(gè)世界性的問(wèn)題，以美國(guó)為例，即使人們對(duì)器官捐獻(xiàn)的態(tài)度比較積極，并建立了相對(duì)完善的“聯(lián)合器官共享網(wǎng)絡(luò)”，但仍有大約三分之一的病人在等待供體的過(guò)程中結(jié)束了生命。

患者渴望得到“豬腎”的心情，也許很難為常人所理解，但是它卻反映了器官移植供體短缺的殘酷現(xiàn)實(shí)。而實(shí)際上，“萬(wàn)能豬”的技術(shù)只是即將開(kāi)始的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，距離真正的大器官移植還有很長(zhǎng)的路要走。

李琳的導(dǎo)師、負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的南醫(yī)大代謝疾病研究中心副主任戴一凡對(duì)《中國(guó)新聞周刊》記者表示，所謂“萬(wàn)能豬”，即能夠?yàn)槿梭w提供器官移植供體的“基因敲除豬”，在美國(guó)已有10年的研究歷史。戴一凡在美國(guó)的時(shí)候，便是這一研究的主要參與者。

“萬(wàn)能豬”的身價(jià)和身世

在南醫(yī)大新建的代謝疾病研究中心實(shí)驗(yàn)室里，不乏價(jià)值高達(dá)50萬(wàn)元人民幣的先進(jìn)儀器。但在戴一凡眼里，整個(gè)房間里最值錢的，是放置在角落里的一個(gè)外形像“煤氣罐”的東西。實(shí)際上，這個(gè)液氮罐里冷凍儲(chǔ)存的，是他從美國(guó)帶回來(lái)的基因敲除豬細(xì)胞。按計(jì)劃，這些細(xì)胞再過(guò)兩個(gè)多月，就將變成活蹦亂跳的小豬。為了它們，一座全新的超潔凈豬舍正在加緊建造當(dāng)中。

“從表面上看，這些豬將和普通的豬沒(méi)有什么區(qū)別，”戴一凡開(kāi)玩笑說(shuō)，“或者你可以認(rèn)為，因?yàn)轱曫B(yǎng)全程無(wú)污染，所以它們的肉要比市場(chǎng)上賣的豬肉好吃，不過(guò)價(jià)格可就貴了！”實(shí)際上，這些被高科技改造了基因的小豬，在國(guó)外有一個(gè)更直接的名字能體現(xiàn)出它們的價(jià)值——“百萬(wàn)美元豬”。

對(duì)基因敲除豬的研究，美國(guó)匹茲堡大學(xué)Starzl器官移植研究所和由匹大醫(yī)學(xué)中心控股的Revivicor公司在世界上居于領(lǐng)先水平。戴一凡歸國(guó)前就先后任職于這兩個(gè)機(jī)構(gòu)。此前，他從1998年開(kāi)始在英國(guó)PPL醫(yī)療公司從事這一領(lǐng)域的研究。如今PPL公司雖已倒閉，但卻在醫(yī)學(xué)史上留下了無(wú)法略過(guò)的一筆——1996年，它與英國(guó)羅斯林研究所合作，培育出了世界上第一只體細(xì)胞克隆哺乳動(dòng)物“多利羊”。

人們通常所說(shuō)的器官移植，是在“供體”和“受體”處于同一物種之間進(jìn)行的，這種移植被稱為“同種移植”。而面對(duì)器官供體的嚴(yán)重短缺，科學(xué)家開(kāi)始嘗試通過(guò)“異種移植”，即將一個(gè)物種的組織器官移植到另一個(gè)物種體內(nèi)（例如，把豬的器官移植給人）來(lái)解決問(wèn)題。這種從100多年前就開(kāi)始的嘗試鮮有成功者。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，移植了豬器官的狒狒，大多會(huì)在1小時(shí)內(nèi)就死去。這就是異種移植過(guò)程中，遇到的最棘手的問(wèn)題——“超急性排斥反應(yīng)”。

對(duì)于發(fā)生這種現(xiàn)象的原因，戴一凡解釋說(shuō)，豬體內(nèi)有一種α—1，3半乳糖基轉(zhuǎn)移酶基因（簡(jiǎn)稱α—GAL基因），是狒狒與人等靈長(zhǎng)類動(dòng)物所沒(méi)有的。在豬器官移植到人體以后，α—GAL基因所表達(dá)的糖分子就像入侵的敵人，會(huì)被人體內(nèi)的抗體發(fā)現(xiàn)?？贵w就像先頭發(fā)射的導(dǎo)彈，與另一種具有免疫功能的物質(zhì)——補(bǔ)體相互配合，很快就會(huì)把外來(lái)的器官排斥掉。

科學(xué)家曾經(jīng)試驗(yàn)過(guò)很多方法來(lái)解決超急性排斥問(wèn)題，比如在豬器官移植給猴子的試驗(yàn)中，試圖先去除供體的α—GAL糖分子，或者通過(guò)給猴子做血液透析以去掉它們體內(nèi)的抗體等等。但這些做法的持續(xù)時(shí)間和效果都十分有限。而隨著基因技術(shù)的發(fā)展，解決排斥反應(yīng)最根本的辦法，就是將豬的α—GAL基因用某種辦法“敲除”掉。

“但是如果沒(méi)有克隆技術(shù)，光能實(shí)現(xiàn)基因敲除是不行的?！?戴一凡解釋說(shuō)，所以在“多利羊”出世后，PPL公司便積極開(kāi)展了另外一個(gè)大課題——克隆豬，目的就是為異種移植做前期技術(shù)準(zhǔn)備。2000年，戴一凡與他的同事們便培養(yǎng)出了世界上第一批克隆豬。

為什么選擇豬？

在戴一凡的實(shí)驗(yàn)室里，有一臺(tái)和傳真機(jī)差不多大小的儀器，看起來(lái)沒(méi)有什么特別?？韶i細(xì)胞就是在這臺(tái)名叫“電穿孔儀”的儀器里發(fā)生同源基因重組，從而被敲除掉α—GAL基因的。有了敲除α—GAL基因后的豬細(xì)胞，就可以利用克隆技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室里將其培育成帶有敲除基因的卵子，再移植到代孕豬的身體里去。

利用體細(xì)胞進(jìn)行電穿孔得到同源基因重組的成功率非常低。戴一凡等人從培育出第一只克隆豬，到后來(lái)獲得基因敲除豬，花了兩年的時(shí)間。2002年3月，一只粉嫩可愛(ài)、剛出世尚未滿月的基因敲除豬登上了《自然》雜志生物科技分冊(cè)的封面，同年，美國(guó)《發(fā)現(xiàn)》雜志將其列為當(dāng)年100項(xiàng)重大科學(xué)新聞之一。

為什么要用豬而不用猴子或其他動(dòng)物來(lái)做異種移植的供體呢？理由有很多。戴一凡列舉說(shuō)，首先是因?yàn)楹镒犹?，最大的猴子?0多公斤，它們的生長(zhǎng)周期也長(zhǎng)，要5～10年才能成熟，加上每胎只生一個(gè)，即使大量繁殖也來(lái)不及。而豬的很多生理指標(biāo)都與人接近，比如人的平均體重為60公斤，小型豬為40～80公斤，人與豬的正常體溫都是37～38攝氏度。對(duì)于器官移植需要最多的供體腎臟來(lái)說(shuō)，豬的腎臟結(jié)構(gòu)、腎小球?yàn)V過(guò)率、腎血流量及濃縮功能都與人相同，大小也與人的腎臟相近。

而另一方面，由于狒狒、猴子與人同屬靈長(zhǎng)類動(dòng)物，所以有很多病毒可以和人類交叉感染，比如，艾滋病病毒HIV就是從猴子傳到人群。

此外，從動(dòng)物保護(hù)主義者的觀點(diǎn)來(lái)看，他們對(duì)大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)本就非常敏感，如果再拿與人同屬靈長(zhǎng)類的猴子、狒狒做器官移植勢(shì)必帶來(lái)更大的反彈。

的確，自醫(yī)學(xué)界開(kāi)始異種移植的嘗試以來(lái)，就遭到了來(lái)自宗教、倫理學(xué)以及動(dòng)物保護(hù)組織的反對(duì)和阻擾。早在1682年，俄羅斯醫(yī)生曾將狗的頭蓋骨移植到一位貴族受傷的頭部，以封蓋住傷口。這一做法招致了宗教界的強(qiáng)烈反對(duì)，他們要求醫(yī)師將患者頭上的狗骨取掉。

盡管招致?tīng)?zhēng)論，但除此以外的器官移植途徑，在科研上更加遙不可及。戴一凡舉例說(shuō)，盡管目前用干細(xì)胞已經(jīng)能培養(yǎng)出不同的組織，但這些組織進(jìn)一步分化、生長(zhǎng)成為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的器官，科研上還難以達(dá)到。匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院的大衛(wèi)·庫(kù)伯（David Cooper）曾參與了世界上第一例心臟移植手術(shù)，后轉(zhuǎn)向異種移植研究領(lǐng)域，是國(guó)際異種移植協(xié)會(huì)的創(chuàng)始人之一。在他看來(lái)，利用干細(xì)胞培養(yǎng)器官進(jìn)行同種移植，“這也許將在未來(lái)50年或100年內(nèi)實(shí)現(xiàn)，而豬器官移植則要比這實(shí)際得多”。

“豬二代”以后……

對(duì)于異種移植的供體來(lái)說(shuō)，敲除了α—GAL基因是意義重大的第一步。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，狒狒在移植了基因敲除豬的腎臟后，就沒(méi)有了“超急性排斥反應(yīng)”。但是，它們卻會(huì)在數(shù)周后的“急性排斥反應(yīng)”中死去。

“這就等于，現(xiàn)在太陽(yáng)已經(jīng)被我們遮住了，卻露出了滿天的繁星。”戴一凡比喻說(shuō)，由于異種移植排斥反應(yīng)的原理復(fù)雜，在隨后的研究中，他們挑出了“幾個(gè)比較亮的星星”來(lái)重點(diǎn)解決。研究發(fā)現(xiàn)，如果對(duì)第一代基因敲除豬的基因作進(jìn)一步修飾，就能起到更好的抗排斥效果。在過(guò)去的十年里，戴一凡和他的同事們培育出了α—GAL基因敲除+某一種單基因修飾的“第二代基因敲除豬”。他此次帶回中國(guó)的，便是“二代豬”里結(jié)果最好的一種。

“這些液氮罐里的豬細(xì)胞只是新的起點(diǎn)。我們最終的目標(biāo)是‘一勞永逸，為此還有很多研究要做?！蹦厢t(yī)大代謝疾病研究中心主任趙子建對(duì)《中國(guó)新聞周刊》表示。這位同樣從美國(guó)匹茲堡大學(xué)回國(guó)的“海歸”與戴一凡一直在科研上進(jìn)行合作。

趙子建介紹說(shuō)，不同器官的移植難度是不同的。目前，角膜、皮膚和胰島將很快地進(jìn)入動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，而心臟、肝臟和腎臟等大器官，還需要在第二代基因敲除豬的基礎(chǔ)上，對(duì)其基因做進(jìn)一步的修飾，培育出第三代基因敲除豬。

在所有器官的移植中，腎臟移植的難度是最大的，即便在同種器官移植中也是如此。戴一凡說(shuō)，因?yàn)槟I臟里有大量豐富而又嬌嫩的毛細(xì)血管，很容易受到損傷。 相比而言，肝臟本身就具有抗免疫排斥功能，并且再生能力較強(qiáng)，而心臟只是涉及到肌肉方面的問(wèn)題，移植難度都比腎臟稍小。總體而言，大器官移植，還需要三五年的時(shí)間才能有望轉(zhuǎn)入臨床試驗(yàn)。

不過(guò)，戴一凡的想法也許仍屬樂(lè)觀。早在2006年，美國(guó)科學(xué)院院士、被譽(yù)為“肝臟移植之父”的托馬斯·斯塔澤爾（Thomas Starzl）就曾表示，異種移植將在5年內(nèi)進(jìn)入到臨床試驗(yàn)階段?？扇缃?年過(guò)去了，異種移植的前進(jìn)步伐并沒(méi)有跟上這一預(yù)言。

困擾異種移植研究者們的另一問(wèn)題是，豬體內(nèi)有一種內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（PERV），整合在豬的基因里，技術(shù)上無(wú)法將其全部去除。根據(jù)過(guò)去多年的大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，以及一些零星的人體試驗(yàn)，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)受體感染上PERV病毒的案例。因此，目前大部分科學(xué)家都認(rèn)為，該病毒對(duì)人體危險(xiǎn)不大。

盡管無(wú)法證明未知的風(fēng)險(xiǎn)，人們對(duì)異種移植研究仍采取謹(jǐn)慎態(tài)度。美國(guó)食品與藥品監(jiān)督管理局（FDA）規(guī)定，異種移植試驗(yàn)的血樣要在冰箱里保存50年。而戴一凡在南醫(yī)大即將開(kāi)展的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，也將根據(jù)中國(guó)的規(guī)定，將豬的血樣以及受體樣品冷藏50年。

戴一凡心中有一個(gè)構(gòu)想：研究出“個(gè)體化的”第四代基因敲除豬，即把個(gè)人的干細(xì)胞放在豬的胚胎里，使其定向分化成某一器官，以“定制”一頭可專供特定個(gè)人移植的豬。到那時(shí)候，除了大腦以外，人身體上任一“零件”皆可“更換”。不過(guò)問(wèn)題是，那時(shí)候，我們與豬還有多大的區(qū)別呢？★