“异种器官移植:人面“兽”心时代来临”

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年10月初，世界顶级科学刊物《科学》的新一期发表了重要的研究论文。 的作者美国哈佛大学科学家乔治·彻奇( george church )通过采用crispr/cas9基因编辑技术成功抑制了猪体内猪内源性逆转录病毒( perv )的基因，极大地推进了猪源异种器官移植的研究进程。

很多人纷纷表示，这个信息单词有点多啊。 能说人话吗？

好的，让我们一个一个打碎。 首先，让我们来看看容易理解的“异种器官移植”。

什么是异种器官移植？

异种移植是指将属于一个人的器官或组织移植到属于另一个人的部位。 众所周知，人类器官捐赠处于严重的“供不应求”状态，受古来流传的观念影响，我国器官捐赠率在第一大国更是赫赫有名，使移植器官短缺问题雪上加霜，引发了器官买卖等各种社会问题。 但是，目前器官移植仍然是许多恶性疾病的最终应对方法。

面对这个困境，聪明人提出了好主意。 因为人的内脏器官不好找，所以能换成其他动物的内脏器官吗？

这不是天方夜谭。

要知道，地球上的所有生物在进化上合二为一，许多基本的生理、生物化学、遗传机制都有一定的一致性。 但是，在人类所属的哺乳纲内部，不同物种之间很多器官的功能和结构没有本质的差异，基本的运行方法相似。 这样，跨物种器官移植在生理学和解剖学上似乎都不是不可能的。

但器官的具体性能和尺寸还是需要考虑的。 灵长类同胞离人类最近，但是很多成员体型太小，器官无法承担人体代谢的需要。 黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩、猩猩等大型类人猿是濒危珍稀动物，地位尊贵而不动。

既然孙猴子这个“大师兄”靠不住，就要为“二师兄”猪八戒卖命。

图1猪的全身都是宝，不仅可以吃，还可能帮助你

在分类上，猪与人在偶蹄目和灵长目上有相当大的差异，但从体型、食性、代谢水平等外部指标来看，与人类基本接近，猪的一点器官从“性能参数”来看，与人类处于大致相同的水平。 此外，猪方便定向育种和大规模繁殖，显然是很好的潜在器官移植源。

但是，迄今为止也只是“潜在的”来源。 问题出在哪里？

“潜在的”器官移植，为什么还没有“转正”？

图2最简单的器官移植抗原配型交叉配血试验

答案是更微观的细胞和分子水平。

对器官移植有所了解的是，即使是局限于电视剧中白血病“血液交换”的人，也知道器官移植最大的门槛是“抗原配型”。

抗原配型的本质是机体免疫系统对外来异物的排斥作用。 平时，这个功能是保护机体健康的钢铁长城。 但是，在器官移植时，免疫系统的排斥攻击可以使外来器官在几分钟内发挥作用。 决策免疫系统评价“亲疏远近”的首要标准是外来细胞表面抗原的种类，与机体自身表面抗原的相似度越高越安全。

事实上，众所周知的输血时的“血型配对”是极其简单的抗原配型，通常只需要考虑abo和rh等少数红细胞表面抗原。 移植大器官时，由于细胞种类繁多，配型极其复杂，想在广阔的人海中找到符合条件的捐赠者，就像在大海里捞针一样。

当然，这些问题可以通过专业的免疫抑制剂得到一定程度的缓解，但是猪与人的差异终究是人与人之间无法比较的，仅靠免疫抑制剂很难直接进行这种异种移植。

迄今为止，异种器官移植的免疫排斥是个棘手的课题。 通过基因工程，培养无免疫识别障碍、可自由为任意免疫背景患者提供器官的“万能猪”是生命科学和医学界的一大梦想。

内源性逆转录病毒、“万能猪”的培育障碍

图3病毒感染袭击细胞的过程

在研究过程中，科学家还发现了上述猪内源性逆转录病毒( perv )的另一个更头痛的难点。

内源性逆转录病毒是什么？

所有病毒，其擅长的特长都是感染宿主细胞，通过各种方法将自己的基因片段插入宿主细胞的基因，以自己的基因为蓝本，利用宿主细胞复制使自己感染越来越多的细胞，这是一个循环。

大家都知道的感冒病毒，就是这样在上呼吸道折腾，所以中招者自然很难流泪。

但是，一些病毒除了以感冒病毒为代表的“粗放式”扩增感染方法外，还开辟了更加“温和”的新途径。

他们并不是将自己的基因插入宿主细胞后就轻举妄动，而是乘坐宿主细胞分裂时基因被复制的“顺风车”联合复制，只在必要时以完善病毒粒子的状态出现。 很明显，这种方式对宿主的危害更小，并不像粗放式那样爆炸快，但是胜过细水长流，是更稳定的“长线投资”。

通常，这些“温和”病毒是极少数能感染生物体内千亿细胞的，最终会随着感染个人的寿命而入睡。 但是，如果该病毒碰巧感染了生殖细胞和受精卵，阴差阳错发育成完美的个人，则该个人内的所有细胞都有当初插入病毒的基因。 如果携带病毒基因的个人健康成长繁殖，最终可以形成携带先天性病毒基因的种群和整个物种！

这样极其腹黑的战术潜伏才是温和病毒的真正杀手，画长线自然是为了钓大鱼。 此时，这些病毒已经被称为“内源性病毒”，成为这种基因库中自然存在的一部分，随着宿主的繁荣而被破坏。

科学家模拟这种方式，通过人工改造的病毒和游离基因片段将各种基因导入细胞，人为制造出包含特定外源基因的新品种，这就是转基因技术。 目前争论不休的“转基因作物”就是其典型应用。

但是，更坏的结果在后面——包括人类在内的许多物种被内源性病毒“潜伏”！

没错，我们都是天然的转基因生物！

经过详细的研究，科学家发现，人类基因组中8%左右的基因是病毒来源的“移民”，而且很多在生物体中起着重要的作用，不是“慢吞吞”无能的一代。

今年4月斯坦福大学的研究表明，内源性病毒在胚胎早期发育的关键时期影响胚胎干细胞的进一步分裂发育，可能对人类发育具有重要意义。

同样是哺乳类的“二师兄”也没能活下来。

猪内源性逆转录病毒( perv )是猪体内正常存在的病毒。 另外，和人类的情况一样，猪内源性逆转录病毒的基因可能在猪的种群基因库中深深扎根，发挥着重要的意义，因此，不能通过常规解决简单地清除整个内脏器官和猪。

进一步的移植研究发现，该病毒通过器官移植进入其他实验动物体内后，对接受移植的人有一定程度的损害。 对人类来说，暂时无法进行人体试验，但风险仍然是阴天——猪内脏器官中的猪内源性逆转录病毒( perv )移植到人体后，有可能损害健康。

这很麻烦。

那么，不能用基因工程的手段“以他之道治人之身”吗？

crispr/cas9基因编辑技术准确打击perv

科学家当然尝试了各种各样的做法，但是无可奈何的病毒基因被广泛复制到了基因库的各个角落，如果“删除”其大脑，很容易伤害无辜，对整个基因库来说也很可悲。 另外，一直以来流传的基因敲除方法步骤多，耗时长，效率也不够高。 科学研究界此时需要一种能够正确、方便地编辑基因的方法。

随着目前最好的基因编辑技术crispr/cas9的出现，一切都迎来了转机。

crispr/cas9技术简单来说就是让具有切断dna链能力的cas9端粒酶，在rna片段的引导下准确切断特定位置的基因片段，人为发生基因突变和失活后，空缺失处产生新的遗传 并且这种做法操作更简便快捷，成功率也更高，可以说是整个基因工程界的新锐技术。

有了这样灵活、快速、可增加的基因编辑神器，科学家终于将眼球对准了不喜欢的猪内源性逆转录病毒。

最终，哈佛大学的研究者将目标定为逆转录病毒细胞感染的关键基因。 如果该基因缺失，猪内源性逆转录病毒就不能感染移植的机体细胞。

锁定具体基因后，在crispr/cas9技术的广泛精确打击下，该猪基因库内大量备份的病毒基因终于被全面清除，病毒的感染能力正是这个元气大伤，所以几乎没有感染能力，人体

这一进步固然重要，但在异种器官移植的研究道路上，还有许多等待科学界纷纷克服的难关，目前的研究进度还没有到能够用猪的器官顺利接管人类器官的程度，“人面兽心”还只是科学幻想。 未来，在这些技术难题得到科学新的处理后，我们将不再因器官短缺而折磨患者，猪也可能成为保护人类健康免受单纯食物侵害的“神兽”。

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来源：成都新闻网