文/高妍 張彥玲

“萬(wàn)能豬”：開啟異種移植時(shí)代

文/高妍 張彥玲

2002年3月，一只粉嫩小豬登上了美國(guó)《自然》雜志生物科技分冊(cè)的封面。這只生于2001年12月25日、叫做Joy的小豬，用它高昂的頭顱和淡定的表情向世界宣告：基因敲除豬的時(shí)代來(lái)臨了。

戴一凡，Joy培育團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者和主要成員之一，中組部第五批“千人計(jì)劃”入選者、教育部長(zhǎng)江學(xué)者講座教授，博士生導(dǎo)師。

戴一凡介紹，所謂基因敲除，就是利用分子生物學(xué)技術(shù)結(jié)合克隆豬技術(shù)，把豬這一供體身上能夠引起排斥反應(yīng)的最關(guān)鍵基因除掉，從而解決器官排斥的問題，使移植的豬器官能夠與人體相容并長(zhǎng)期存活。

器官移植，即將健康的器官——“供體”移植到人——“受體”的體內(nèi)，代替“受體”已破損的相應(yīng)器官行使功能。但由于受到傳統(tǒng)思想文化的影響，我國(guó)自愿捐獻(xiàn)器官的人少之又少。再加上我國(guó)沒有法律明確規(guī)定腦死亡標(biāo)準(zhǔn)，且一直缺乏國(guó)家統(tǒng)一的器官捐獻(xiàn)體系，所以中國(guó)一直是移植供體短缺這一世界性問題的重災(zāi)區(qū)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年約有150萬(wàn)患者亟需接受器官移植手術(shù)，但最終能夠得到供體并接受移植的病人還不到1萬(wàn)。這個(gè)巨大的缺口像一個(gè)黑洞，隨著時(shí)間的滴答流逝，殘忍地吞噬著無(wú)數(shù)患者的生命。

2010年3月，受衛(wèi)生部委托，中國(guó)紅十字會(huì)啟動(dòng)“中國(guó)人體器官捐獻(xiàn)試點(diǎn)”工作。據(jù)紅會(huì)披露，到2011年2月底，近一年時(shí)間，中國(guó)內(nèi)地僅實(shí)現(xiàn)捐獻(xiàn)37人，包括肝、腎、心臟等大器官97例。這一數(shù)字，與動(dòng)輒百萬(wàn)基數(shù)的供體缺口需求相比，簡(jiǎn)直杯水車薪。

同種移植無(wú)望的時(shí)候，人們將生的希望寄托到了異種移植身上——即把其他物種的組織、器官移植到人的身上。

戴一凡團(tuán)隊(duì)培育出的“轉(zhuǎn)基因敲除豬”

早在1905年，法國(guó)一位外科醫(yī)師就嘗試將兔腎移植片移植到了腎功能衰竭患者的身上，盡管病人僅存活兩周，但他的嘗試卻為世人提供了一條新的研究之路。之后的一百多年間，醫(yī)學(xué)家們一直艱難探索，但卻終未成功。而基因敲除豬的問世，無(wú)疑成為開啟異種移植時(shí)代的強(qiáng)力催化劑，更為久受器官供體短缺之苦的廣大患者帶來(lái)了希望。

戴一凡教授

震驚：“萬(wàn)能豬”橫空出世

1997年2月22日，克隆羊多莉首次亮相，震驚了整個(gè)世界。克隆技術(shù)不僅推動(dòng)了胚胎學(xué)、發(fā)育遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)等多項(xiàng)學(xué)科的研究進(jìn)展，而且為器官移植帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)，更使多莉的培育者蘇格蘭羅斯林研究所和英國(guó)PPL醫(yī)療公司為世人熟知。

上世紀(jì)90年代末，戴一凡就曾就職于PPL公司的美國(guó)分公司，從事克隆技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)研究?？寺⊙虺晒χ?，戴一凡就開始了克隆豬的研究工作，目標(biāo)直指器官移植。

選擇豬作為器官供體首選研究對(duì)象，已得到世界共識(shí)——豬的生物學(xué)特性與人類極為相似，尤其是器官大小與人相差不多，其管道分布和動(dòng)力輸出也類似，更重要的是，豬組織內(nèi)的病毒不易感染人類并且易于繁殖。

戴一凡介紹，異種移植難以成功的癥結(jié)在于“超急性排斥反應(yīng)”。后經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)，一種在豬的體內(nèi)存在而高等靈長(zhǎng)類動(dòng)物所沒有的基因——α——1，3半乳糖基轉(zhuǎn)移酶基因(以下簡(jiǎn)稱α——GAL基因)，就是豬體內(nèi)引起強(qiáng)烈“超急性排斥反應(yīng)”的根源。在豬器官移植到人體后，α——GAL基因所表達(dá)的糖分子會(huì)被人體免疫系統(tǒng)認(rèn)定為“入侵者”，從而引發(fā)人體免疫系統(tǒng)的排斥性，摧毀“入侵者”的同時(shí)，也會(huì)威脅自身生命。

戴一凡團(tuán)隊(duì)用兩年時(shí)間培育出了克隆豬，隨后就開始研究如何將α——GAL基因敲除掉。“我們最初做克隆豬，就是希望能通過克隆手段把這個(gè)基因敲除掉?！庇质莾赡?，在經(jīng)歷了艱辛摸索和反復(fù)實(shí)驗(yàn)后，2001年底，戴一凡終于帶領(lǐng)課題組采用體細(xì)胞基因敲除技術(shù)和克隆技術(shù)，成功把這一基因所在的DNA片段敲除掉，培育出了以Joy為代表的首批基因敲除豬。之后的動(dòng)物試驗(yàn)表明，“超急性排斥反應(yīng)”不復(fù)存在，異種移植最關(guān)鍵的難題得以解決，至少理論上來(lái)講豬器官與人能夠“和諧相處”。這一成果入選了2002年美國(guó)《發(fā)現(xiàn)》雜志100項(xiàng)重大科學(xué)新聞之一。

2003年，PPL公司的美國(guó)分公司被匹茲堡大學(xué)醫(yī)療中心收購(gòu)，并改名為Revivicor Inc.公司。戴一凡也于2004年前往匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院外科系Starzl 器官移植研究所任副教授，同時(shí)仍繼續(xù)與Revivicor公司合作，研發(fā)最新的“轉(zhuǎn)基因敲除豬。”

蓬勃的好奇心和創(chuàng)新精神，激發(fā)著戴一凡不斷向前。在“一定要做別人沒做過的事”的信念鼓舞下，隨后的幾年間，他又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)做出了“雙基因敲除豬”，解決了“急性排斥反應(yīng)”，并在此基礎(chǔ)上，給豬細(xì)胞轉(zhuǎn)入一些人的基因，對(duì)它進(jìn)行了“人源化”修飾和改造，培育出轉(zhuǎn)有人的“抗排斥基因”的“轉(zhuǎn)基因敲除豬”，使其逐漸變成一個(gè)適用于人體、不會(huì)產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)的“萬(wàn)能供體”。他們還將“轉(zhuǎn)基因敲除豬”的皮膚、胰島移植到大動(dòng)物身上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，均取得了較好的研究結(jié)果。異種移植的理論技術(shù)研究已相對(duì)成熟，一些簡(jiǎn)單的器官、組織已能直接上臨床。

因“轉(zhuǎn)基因敲除豬”的幾乎所有組織、器官都能夠用于異體移植，表現(xiàn)出強(qiáng)大的適用性和廣闊的市場(chǎng)前景，它又被稱為“萬(wàn)能豬”、“百萬(wàn)美元豬”。

而戴一凡，在近20年的海外科研經(jīng)歷中，始終立足于這一領(lǐng)域發(fā)展的最前沿，不僅掌握了豐富的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，還積累了人脈資源，更憑借突出的成果在世界轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟。

瓶頸：超潔凈豬舍建設(shè)

2010年初，戴一凡帶著國(guó)際頂尖的“基因敲除豬器官移植”研究技術(shù)和理念回國(guó)，落戶南京醫(yī)科大學(xué)，繼續(xù)開展基因敲除豬的異種移植研究工作。

至于回來(lái)的原因，戴一凡說，一方面是希望能夠解決國(guó)內(nèi)器官供體供需嚴(yán)重失衡的問題，而另一方面則是因?yàn)閲?guó)內(nèi)所具備的優(yōu)勢(shì)——國(guó)家對(duì)應(yīng)用方面科研項(xiàng)目大力度的支持、開展動(dòng)物實(shí)驗(yàn)與臨床工作的各項(xiàng)利好政策環(huán)境以及最大的應(yīng)用市場(chǎng)。

同戴一凡一起回國(guó)的，還有與他志同道合、總計(jì)5人的專家團(tuán)隊(duì)，都是國(guó)際上相關(guān)領(lǐng)域的知名專家?；貒?guó)之后，他們迅速在南京醫(yī)科大學(xué)成立了代謝疾病研究中心，并以此為研究平臺(tái)，基于原有研究基礎(chǔ)，開始“轉(zhuǎn)基因敲除豬”更進(jìn)一步的研究工作。

研究中心

2011年初，幾管“轉(zhuǎn)基因敲除豬”的細(xì)胞從大洋彼岸來(lái)到了南京。這些基因敲除豬的細(xì)胞，每一管都可以克隆出成千甚至上萬(wàn)頭“萬(wàn)能豬”?！叭ツ?月，我們已經(jīng)成功培育出了第一批8頭可愛的小豬，到現(xiàn)在，大的已經(jīng)七八個(gè)月，可以開始生小豬了?！贝饕环才d奮地介紹著最新的進(jìn)展，他說這方面進(jìn)展很順利，基本沒有耽誤時(shí)間，預(yù)期的效果也達(dá)到了。

那我們的患者到底什么時(shí)候才能夠真正從“轉(zhuǎn)基因敲除豬”身上受益呢？

“應(yīng)該很快！我們的研究是世界領(lǐng)先的，做了很多種轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)，而且基因表達(dá)的效果都很好，相關(guān)大動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也非常好。”戴一凡興奮地說。

在回國(guó)之前，他們就進(jìn)行過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，將“轉(zhuǎn)基因敲除豬”的胰島植入患糖尿病的猴子體內(nèi)，不僅沒有出現(xiàn)超急性排斥反應(yīng)，還使猴子的血糖恢復(fù)了正常，猴子健康生活了至少400天?！斑@個(gè)結(jié)果在世界上是獨(dú)一無(wú)二的，沒有其他的實(shí)驗(yàn)室做到?！睆目茖W(xué)研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，“轉(zhuǎn)基因敲除豬”的某些器官已經(jīng)達(dá)到了可以臨床應(yīng)用的要求，但由于資金和美國(guó)相關(guān)規(guī)定等的限制，戴一凡在美國(guó)并沒有能夠開展臨床實(shí)驗(yàn)。

回國(guó)后，戴一凡得到了地方政府和學(xué)校的大力支持，相關(guān)工作得以順利開展。但是要真正進(jìn)入人體的臨床實(shí)驗(yàn)，還要根據(jù)不同器官和組織的具體情況，需要或短或久的一段時(shí)間。

有望最早惠及人類的是“轉(zhuǎn)基因敲除豬”的角膜、皮膚和胰島等簡(jiǎn)單的組織、器官。戴一凡介紹，目前他們計(jì)劃與國(guó)內(nèi)很好的眼科醫(yī)院合作，共同進(jìn)行角膜異種移植的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，把“萬(wàn)能豬”的角膜移植到猴子身上，相關(guān)工作正在有序開展?！昂芸靽?guó)際上第一例異種角膜移植就會(huì)實(shí)現(xiàn)，而且我們預(yù)期的結(jié)果會(huì)很好，因?yàn)榻悄じ?jiǎn)單，排斥反應(yīng)更小?！背墒斓脑?，等超潔凈豬舍建成得到無(wú)菌無(wú)毒的豬二代，就能夠進(jìn)入到人體臨床階段。同時(shí)，關(guān)節(jié)、韌帶、肌腱等組織的移植研究也在同步進(jìn)行。而心臟、肝臟和腎臟等大器官，則還需要對(duì)“轉(zhuǎn)基因敲除豬”進(jìn)行進(jìn)一步的改造和修飾，大器官的實(shí)現(xiàn)大致需要三至五年的時(shí)間。

2.3 兩組患者的臨床療效比較 病例組達(dá)到臨床控制54.76%、顯效30.95%、有效14.29%，對(duì)照組臨床控制35.71%、顯效33.33%、有效28.57%、無(wú)效2.38%，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

現(xiàn)在擺在戴一凡面前的最大難題，也是他在積極推動(dòng)的，就是近乎嚴(yán)苛的超潔凈豬舍的建設(shè)，也是異種移植從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)跨越到臨床應(yīng)用所需的必要條件。

本著對(duì)人的生命健康高度負(fù)責(zé)的態(tài)度，為了避免豬身上的病毒傳播到人體內(nèi)，從細(xì)胞克隆出來(lái)的豬是不能直接用于臨床實(shí)驗(yàn)的，必須經(jīng)過精心飼養(yǎng)繁殖出第二代。建設(shè)超潔凈豬舍就是為了無(wú)菌培育出“豬二代”，豬舍內(nèi)必須完全無(wú)指定細(xì)菌和病毒，豬食用的飼料和水也都要經(jīng)過無(wú)菌無(wú)毒處理，飼養(yǎng)人員進(jìn)豬舍都必須沐浴更衣，換上專門的工作服。

如此高規(guī)格的豬舍，建設(shè)起來(lái)所需要的財(cái)力物力可想而知。戴一凡介紹，一個(gè)能夠容納5000～10000頭豬的大型超潔凈豬舍，只建設(shè)成本就高達(dá)1億美元。目前，他正積極接洽美國(guó)一家大型上市公司。該公司有意在中國(guó)南京建立一個(gè)大型的超潔凈養(yǎng)豬中心，專門用來(lái)培育用于臨床實(shí)驗(yàn)的“轉(zhuǎn)基因敲除豬”?！八麄兘ǔ芍?，我們用于臨床實(shí)驗(yàn)的豬就可以租用他們的地方進(jìn)行培育，成本會(huì)降低很多。”而南京當(dāng)?shù)卣矊?duì)此事表示了極大的關(guān)注和興趣。戴一凡利用自己在專業(yè)和人脈方面的優(yōu)勢(shì)，作為雙方聯(lián)系的橋梁和紐帶，積極幫助洽談協(xié)商，目前進(jìn)展一切順利。如若定項(xiàng)，預(yù)計(jì)2015年左右，首批超潔凈豬舍便可投入使用，異種移植的實(shí)現(xiàn)也便更近了一步。

未來(lái)：器官定制指日可待

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展可以用日新月異來(lái)形容，轉(zhuǎn)基因技術(shù)也是如此。戴一凡和團(tuán)隊(duì)目前主要有兩項(xiàng)工作在同步開展：一項(xiàng)是繼續(xù)克隆，在原來(lái)的研究基礎(chǔ)上加上不同的人的抗排斥基因，希望能夠進(jìn)一步控制或降低排斥反應(yīng)，使器官與人更加匹配；另一項(xiàng)是自然繁殖已經(jīng)克隆出來(lái)的“轉(zhuǎn)基因敲除豬”，為下一步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)備下豐富的器官資源。

同時(shí)，隨著研究的進(jìn)步，他們還開辟了一個(gè)新的、更加讓人“匪夷所思”的研究方向，那就是“人源化”的基因改造——以“轉(zhuǎn)基因敲除豬”做平臺(tái)培養(yǎng)人需要的特定器官，也就是我們常說的“定制”。

“讓萬(wàn)能豬體內(nèi)長(zhǎng)出只屬于你的器官，就像汽車零件工廠，造出不同品牌汽車的零件?！贝饕环步榻B，這種“定制”是指將人的干細(xì)胞移植到豬的體內(nèi)，利用豬作為載體，將細(xì)胞培養(yǎng)成某個(gè)器官，生出下一代豬寶寶之后，便可以優(yōu)中選優(yōu)。這一研究能夠得到排斥反應(yīng)很小甚至基本沒有排斥反應(yīng)的人的器官，甚至有可能做到“個(gè)體化”，也就是“病人需要哪個(gè)器官，我們就用他的干細(xì)胞幫他做哪個(gè)器官，完全符合患者個(gè)體化的需求。這是非常理想的一個(gè)狀態(tài)，如果能夠成功，將是解決排斥反應(yīng)的一個(gè)新方向?！?/p>

目前這一方面研究正在籌備階段，盡管仍然面對(duì)很多困難，但戴一凡已經(jīng)習(xí)以為常，他仍然充滿信心?！笆澜缟弦呀?jīng)有實(shí)驗(yàn)證明，能夠讓小鼠身上長(zhǎng)出大鼠的胰腺，所以這一概念完全可行，理論上講，我們同樣能夠讓豬身上長(zhǎng)出人的器官。相信再過幾年，我們會(huì)有很好的結(jié)果?！?/p>

面對(duì)社會(huì)上某些人對(duì)轉(zhuǎn)基因的質(zhì)疑，戴一凡解釋說，基因敲除豬確實(shí)是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的一種，但它與轉(zhuǎn)基因食品有所不同，轉(zhuǎn)基因食品用于果腹，除了它我們還有普通食品可以選擇；而轉(zhuǎn)基因豬的器官用來(lái)救命，對(duì)于急需器官供體的病人來(lái)說，它與救命良藥并無(wú)差異。因此轉(zhuǎn)基因豬的器官移植，應(yīng)該易于接受，這一點(diǎn)，從患者急切渴望器官供體的心情就能體會(huì)到。而另一方面，有了超潔凈豬舍的規(guī)范管理，無(wú)菌無(wú)毒的豬的器官會(huì)比人的器官還要干凈。

目標(biāo)：要做別人沒做過的事

“科研人員一定要有好奇心，要對(duì)新的研究有特別的興趣?！贝饕环埠蛨F(tuán)隊(duì)所作的工作完美展現(xiàn)了他們廣泛的好奇心。除異種移植外，他們還在其他相關(guān)領(lǐng)域有深入研究，比如建立新型的轉(zhuǎn)基因大動(dòng)物作為人類代謝疾病的大動(dòng)物模型；研究歐米伽3脂肪酸在抑制多種人類疾病如動(dòng)脈粥樣硬化、肥胖癥、糖尿病、骨質(zhì)疏松癥和癌癥上的作用等。此外，他還和國(guó)內(nèi)幾所大學(xué)合作培育了世界上第一批歐米伽3脂肪酸克隆牛。

“一定要做別人沒有做過的事”，這是戴一凡和團(tuán)隊(duì)多年來(lái)的信念，而在異種移植研究中取得的累累碩果便是最好的佐證。而他和團(tuán)隊(duì)所關(guān)注的另一項(xiàng)研究——人源化的多克隆抗體，同樣是國(guó)際領(lǐng)先。這一技術(shù)的原理與人源化的豬非常相似，主要目的在于以豬為載體培育出各種針對(duì)病毒特異性的安全、低價(jià)、高效的人的丙種球蛋白。如果能夠成功，將會(huì)具有十分顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2011年12月，戴一凡團(tuán)隊(duì)被評(píng)為“江蘇省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”。這個(gè)5人團(tuán)隊(duì)，其中4位是從匹茲堡大學(xué)回來(lái)的，還有1位從密蘇里大學(xué)回來(lái)，他們?cè)诿绹?guó)的時(shí)候就已經(jīng)結(jié)識(shí)并有過合作，那時(shí)就已經(jīng)是一個(gè)完整的團(tuán)隊(duì)。從美國(guó)搬到南京，仍然作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)開展相關(guān)工作，領(lǐng)先于世界的研究成果、敏銳的國(guó)際前沿技術(shù)把握能力、高超的團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)度和配合度使他們成為最具實(shí)力的“創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”。近期，在學(xué)校的幫助和推動(dòng)下，南京醫(yī)科大學(xué)異種移植重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立，戴一凡出任主任。這是我國(guó)首個(gè)專門的異種移植重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，現(xiàn)在正在申請(qǐng)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，必將成為南醫(yī)大又一個(gè)異種移植研究的優(yōu)秀平臺(tái)。

戴一凡大學(xué)學(xué)的醫(yī)學(xué)，但他最終也沒有說服自己安安心心做一個(gè)醫(yī)生。他的強(qiáng)烈的“好奇心”驅(qū)使他必須從事具有新奇性的工作，而他最大的愿望就是自己的研究成果能夠?yàn)楦嗟娜私鉀Q問題。異種移植，便是這樣一個(gè)既新奇又能夠解決無(wú)數(shù)人實(shí)際問題的事業(yè)。

他一頭撲了進(jìn)來(lái)，幸好前進(jìn)路上遇到志同道合的伙伴，于是披荊斬棘，攜手向前。從理論研究、科學(xué)實(shí)驗(yàn)，到動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，再到臨床實(shí)驗(yàn)，從無(wú)到有的過程充滿艱辛，但他們樂在其中，每一步小的前進(jìn)都足以讓每個(gè)人興奮不已，忘卻疲累。他們?cè)诓粩嗟拇煺酆头磸?fù)中定位自己的前進(jìn)方向，在一步步的前進(jìn)路上實(shí)現(xiàn)著自身的社會(huì)價(jià)值。

團(tuán)隊(duì)合影

一路走來(lái)，眼看十幾年努力的目標(biāo)就要實(shí)現(xiàn)，戴一凡的心中充滿興奮和感激，感謝來(lái)路上國(guó)家、政府、同仁的幫助和支持，但他說自己是個(gè)“貪婪”的人，希望臨床應(yīng)用快些實(shí)現(xiàn)，希望能夠切實(shí)解決患者的難題，也希望能夠得到國(guó)家的專項(xiàng)支持，更堅(jiān)信自己能夠取得更大的成果。同時(shí)，戴一凡的頭腦中更清醒的規(guī)劃著未來(lái)，該做之事、能做之事還有很多，“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索”。