楊曙光/譯

（農(nóng)民日報(bào)，北京 100029）

基因改良小豬可以為人類提供更安全的移植器官

楊曙光/譯

（農(nóng)民日報(bào)，北京 100029）

薦語：人體供體器官短缺是全球性臨床器官移植難題，生物學(xué)家一直致力于尋找合適的可替代的異種動(dòng)物資源，最終在眾多馴化動(dòng)物中，選中了與人體器官體積相似、解剖學(xué)和生理學(xué)指標(biāo)大體接近的家豬。世界衛(wèi)生組織在其關(guān)于異種移植的臨床研究規(guī)范中指出：豬有可能成為器官移植病人無限量的高質(zhì)量器官、組織和細(xì)胞供體資源。豬的腎臟、心臟、胰島等臟器組織及神經(jīng)細(xì)胞，與人的相應(yīng)器官、組織和細(xì)胞，在結(jié)構(gòu)和功能上幾乎完全一致，可以替代人源性器官供體，而且豬可以經(jīng)過基因修飾提高異種移植的治療效果。

在異種移植中，跨物種的生物安全問題一直引人注意。目前的研究確定了26種存在物種間交叉感染風(fēng)險(xiǎn)的病原體。其中，最難解決的是消滅豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（PERV），近兩年，這一問題得到了根本性解決。

異種移植，雖然目前還面臨諸多困難，但已經(jīng)到了迎來突破的重要時(shí)刻。像生產(chǎn)肉腸那樣“生產(chǎn)”器官以供給人類進(jìn)行移植，這絕非天方夜譚，那些科幻片中的情節(jié)正在成為現(xiàn)實(shí)。

楊曙光，男，1993年北京大學(xué)中文系研究生畢業(yè)。畢業(yè)后在農(nóng)民日報(bào)社從事記者、編輯工作。1996年策劃出版了《策劃你的一生》，為高考學(xué)子選擇專業(yè)和擇業(yè)提供參考。1997年和美國孟山都公司合作，在農(nóng)民日報(bào)社策劃創(chuàng)辦了《可持續(xù)農(nóng)業(yè)》周刊，展開了國內(nèi)最早的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的宣傳報(bào)道。2011年任《中國畜牧獸醫(yī)報(bào)》副主編。2013年參與了中國農(nóng)科院國際合作局出版的《中國與國際農(nóng)業(yè)研究磋商組織戰(zhàn)略合作30年》一書的主要稿件撰寫。2016年任《中國漁業(yè)報(bào)》總編輯。

想把豬器官移植給人的科學(xué)家們長期以來都面臨著一個(gè)棘手的問題：如何解決豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒基因？從它們不幸的首字母縮略詞PERVs可以看出，這種古代病毒感染的遺留物，分散在整個(gè)豬的基因組中，并可能感染一個(gè)有一天接受豬心、肺或腎臟作為替代或臨時(shí)器官的人?，F(xiàn)在，一家旨在培育移植豬器官的美國公司報(bào)告說，已經(jīng)將這些病毒排除在關(guān)注名單之外。使用CRISPR基因編輯技術(shù)，該公司和幾個(gè)學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室的研究人員培育了幾十頭生長狀況健康的豬，沒有發(fā)現(xiàn)其攜帶PERV基因。

柏林Robert Koch研究所的病毒學(xué)家Joachim Denner研究了神秘的PERV序列，他說：“如果這是正確的，這是一個(gè)偉大的成就?！奔词箾]有PERVs，豬也需要進(jìn)行其他基因的改良，以便其器官不會(huì)被人體免疫系統(tǒng)所排斥或造成其他傷害。Denner認(rèn)為：“如果有可能敲除PERVs，你應(yīng)該這樣做?！?/p>

人體器官供體的短缺導(dǎo)致重要器官移植的一長串等候名單，在美國，每天約有22人因在等待各種器官移植供體的時(shí)候而死亡，而豬的器官尺寸正符合人類的需求。然而，對PERVs的關(guān)注很難被駁回，尤其是因?yàn)檠芯勘砻髟摬《究梢愿腥救梭w細(xì)胞。

科學(xué)家們已經(jīng)將豬胰腺細(xì)胞植入糖尿病患者體內(nèi)，并沒有發(fā)現(xiàn)隨后的PERV感染的證據(jù)。Joachim Denner指出，那些保護(hù)膠囊內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量很少，可能需要免疫抑制藥物來防止病人身體攻擊的大型豬器官可能會(huì)造成更大的PERV傳播風(fēng)險(xiǎn)。Joachim Denner和他的同事們最近試圖用稱為鋅指核酸酶的基因編輯技術(shù)將PERV基因從豬細(xì)胞中切除，但許多不精確的DNA切割對細(xì)胞有毒性。

CRISPR技術(shù)出現(xiàn)后，哈佛大學(xué)遺傳學(xué)家George Church和Luhan Yang這兩位早期的基因編輯技術(shù)開發(fā)人員猜測，CRISPR的高效二重引導(dǎo)RNA和DNA切片酶可以對豬細(xì)胞進(jìn)行精確的全基因組改變。2015年，他們共同創(chuàng)建了eGenesis公司，專注于器官移植工程， Luhan Yang并成為公司的首席科學(xué)官。同年，他們發(fā)現(xiàn)CRISPR能在豬基因組的所有62個(gè)位點(diǎn)敲除PERV基因，這是迄今為止最廣泛的CRISPR基因編輯專長。

他們需要從活豬的基因正常的細(xì)胞開始。丹麥和中國合作小組參與了這項(xiàng)新的工作，eGenesis團(tuán)隊(duì)將CRISPR技術(shù)應(yīng)用于來自豬胎兒結(jié)締組織的細(xì)胞。這些細(xì)胞在遭受CRISPR基因編輯時(shí)被證實(shí)更脆弱：一旦進(jìn)行基因編輯，它們就不能正常生長，可能是因?yàn)樗鼈僁NA的破壞促使它們停止分裂或自毀。

為了生產(chǎn)仔豬，研究人員隨后又使用了一種標(biāo)準(zhǔn)的克隆技術(shù)：他們將這些基因編輯細(xì)胞中含有DNA的細(xì)胞核插入來自中國屠宰場從豬卵巢取出的卵細(xì)胞中。他們允許每個(gè)卵細(xì)胞發(fā)育成胚胎，并將其植入代孕母豬的子宮中。

Luhan Yang說：“在我們的研究之前，對于這種基因編輯后生產(chǎn)的豬是否可行，存在著巨大的科學(xué)不確定性。但在一篇發(fā)表的科學(xué)論文中，她的研究小組報(bào)道說，這項(xiàng)技術(shù)能夠生產(chǎn)出活體健康的豬，其成功率幾乎與不進(jìn)行基因改造的克隆方法相同，每100個(gè)植入的胚胎約有1頭豬健康成活。當(dāng)他們測試了迄今為止出生的37頭仔豬的組織時(shí)，全部都是不含PERV的。

巴爾的摩馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院心臟移植外科醫(yī)生Muhammad Mohiuddin補(bǔ)充說：“目前，我不認(rèn)為我們對PERV很擔(dān)心。”他的小組正在與United Therapeutics公司合作開發(fā)植入式豬心。

PERVs不是阻礙移植豬器官的唯一障礙，研究人員還將需要敲除引發(fā)人體免疫系統(tǒng)反應(yīng)的豬基因，并插入其他能夠防止與人體血液發(fā)生毒性相互作用的基因。eGenesis公司也在進(jìn)行這種基因修改。 Luhan Yang說，與敲除PERV技術(shù)相比，這些兼容性問題是第二個(gè)挑戰(zhàn)，可能更具挑戰(zhàn)性。

文章來源：HTTP://WWW.SCIENCEMAG.ORG/ （譯文有刪節(jié))

原文標(biāo)題：CRISPR slices virus genes out of pigs, but will it make organ transplants to humans safer?

原作者：KELLY SERVICK

2017-11-06）