突破！豬體內(nèi)培育人類腎臟，我國(guó)科學(xué)家成功了

每經(jīng)編輯｜何小桃    

據(jù)新華社報(bào)道，總部位于美國(guó)的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞-干細(xì)胞》7日發(fā)表中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)新研究顯示，他們?cè)谪i體內(nèi)成功培育出人源中期腎臟，這也是世界范圍內(nèi)首次報(bào)告人源化功能器官異種體內(nèi)培育案例。

據(jù)南方都市報(bào)報(bào)道，論文第一作者、賴良學(xué)博士表示，以前在豬體內(nèi)制造人體器官的嘗試沒有成功，但他領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)改善了人體細(xì)胞與受體組織的整合，因此能夠在豬身上培育出人體器官。

研究團(tuán)隊(duì)在植入代孕母豬體內(nèi)的豬胚胎中培育出部分成型的人類腎臟。

如果讓它們進(jìn)一步發(fā)育

可成為用于人體移植的腎臟

據(jù)悉，研究小組對(duì)人類干細(xì)胞進(jìn)行了基因改造，使其更好地與豬細(xì)胞融合，而不會(huì)自毀。

同時(shí)，研究小組從小豬胚胎中移除了腎臟發(fā)育的兩個(gè)重要基因，這樣人體細(xì)胞就會(huì)被吸引過來生長(zhǎng)腎臟。

研究人員共將1820個(gè)胚胎移植到13頭母豬體內(nèi)。28天后，他們對(duì)5個(gè)胚胎進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)它們的腎臟似乎已正常進(jìn)入第二發(fā)育階段。人類細(xì)胞大部分如愿進(jìn)入了腎臟，而不是胚胎的其他部位。

研究人員接下來希望讓腎臟在豬胚胎中發(fā)育更長(zhǎng)時(shí)間，以幫助了解這些器官的早期發(fā)育以及疾病是如何出現(xiàn)的。

他們還打算嘗試生成心臟和胰腺等其他人體器官。

圖為胚胎內(nèi)人類腎細(xì)胞（紅色熒光）與 “野生型 ”豬胚胎的特寫對(duì)比。

賴良學(xué)博士的團(tuán)隊(duì)成功地讓母豬培育出了一個(gè)胚胎，一個(gè)處于最早期發(fā)育階段的小豬，它擁有近乎人類的腎臟。

與試管嬰兒一樣，小豬胚胎也是在實(shí)驗(yàn)室中通過精子與卵子受精產(chǎn)生的，但經(jīng)過基因工程改造，使其更容易接受人類細(xì)胞。

然后，研究團(tuán)隊(duì)加入人“多能”干細(xì)胞——這種干細(xì)胞可以發(fā)育成為人體內(nèi)任何類型的干細(xì)胞——在一種特殊的化學(xué)溶液中培養(yǎng)它們，使它們發(fā)育成微型腎臟。

小豬胚胎被放入代孕母豬體內(nèi)，就像體外受精一樣，使其懷孕。

在子宮里待了近一個(gè)月后，小豬胚胎內(nèi)的腎臟有了正常的結(jié)構(gòu)。

它們還長(zhǎng)出了細(xì)胞束，這些細(xì)胞束隨后將腎臟與膀胱連接起來，以排出體內(nèi)的廢物。

重要的是，盡管腎臟是在豬胚胎中生長(zhǎng)的，但至少有一半是人的腎臟，含有高達(dá)60%的人體細(xì)胞和40%的豬體細(xì)胞。

這表明，如果讓它們進(jìn)一步發(fā)育，它們可以成為可用于人體移植的腎臟。

不過，據(jù)專家稱，在豬體內(nèi)為人類培育器官仍需數(shù)年時(shí)間。

例如，本次研究中的腎臟仍然帶有豬血管，因?yàn)槿祟惖难軙?huì)被懷孕母豬的免疫系統(tǒng)排斥。

要克服這個(gè)問題，需要更加復(fù)雜的基因工程，這樣才能使腎臟適合移植給人類。

目前的研究還發(fā)現(xiàn)，有極少量人類細(xì)胞進(jìn)入了小豬胚胎的大腦和脊髓。

如果實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步深入，這樣的胚胎真的變成了擁有部分人類大腦的活體小豬，就會(huì)引起倫理方面的擔(dān)憂。

供體細(xì)胞來源于患者自體

可避免免疫排斥

據(jù)廣州日?qǐng)?bào)報(bào)道，賴良學(xué)介紹，器官移植已成為多種終末期疾病的唯一有效治療手段，供體器官嚴(yán)重缺乏卻限制了這一療法在臨床上廣泛應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年開展器官移植手術(shù)的患者2萬多例，而因終末期器官功能衰竭等待移植的患者高達(dá)30萬，供需缺口巨大。

“基于干細(xì)胞的器官異種動(dòng)物體內(nèi)再生將是未來解決這一問題的理想途徑。通過該途徑獲得的人源化器官不僅將具有更全面的細(xì)胞類型和更完善的器官結(jié)構(gòu)與功能，而且由于供體細(xì)胞來源于患者自體，將有效避免異種器官或同種異體器官移植中存在的免疫排斥等問題。”他表示。

據(jù)新華社報(bào)道，此前，實(shí)現(xiàn)人源化器官異種體內(nèi)培育存在諸多技術(shù)障礙，導(dǎo)致從豬體內(nèi)培育人體器官的設(shè)想一直沒有成功。本次研究利用具有高分化潛能、強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)及抗凋亡能力的新型人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，結(jié)合優(yōu)化的胚胎補(bǔ)償技術(shù)體系，在腎臟缺陷豬模型體內(nèi)實(shí)現(xiàn)了人源化中腎的異種體內(nèi)培育。

在研究中，上述源于人的細(xì)胞被注射到豬胚胎中，再將其移植入代孕豬。其中使用的豬模型經(jīng)過基因改造，缺乏腎臟發(fā)育所需基因，從而為移植的人細(xì)胞留出空位。

該研究嚴(yán)格遵守相關(guān)倫理規(guī)定以及國(guó)際慣例，在3至4周豬胎齡內(nèi)終止了代孕豬的妊娠。共獲得2只胎齡25天、3只胎齡28天的中腎嵌合豬胚胎。中腎指其體內(nèi)的腎臟已經(jīng)發(fā)育為中期腎臟，即腎臟發(fā)育的第二階段。

針對(duì)腎臟發(fā)育關(guān)鍵功能性基因的免疫熒光染色結(jié)果證明，人源供體細(xì)胞已分化成為表達(dá)這些基因的功能性細(xì)胞，說明伴隨著胚胎發(fā)育，豬胎兒體內(nèi)的人源供體細(xì)胞將能夠支持人源化腎臟生成。

研究人員表示，這項(xiàng)成果首次證明了基于干細(xì)胞及胚胎補(bǔ)償技術(shù)在異種大動(dòng)物體內(nèi)培育人源化功能性實(shí)質(zhì)器官的可行性，為利用器官缺陷大動(dòng)物模型進(jìn)行器官異種體內(nèi)培育邁出了關(guān)鍵的第一步，對(duì)解決供體器官嚴(yán)重短缺難題具有重要意義。

編輯|何小桃 杜波

校對(duì)|程鵬

每日經(jīng)濟(jì)新聞綜合新華社、南方都市報(bào)、廣州日?qǐng)?bào)