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让猪长出人的肾脏,中国科学家到底在研究什么?能移植给人用吗?

 积沙成塔0u3svg 2023-09-28 发布于天津

中国科学家真的不得了,竟然让小猪体内长出人的肾脏,还准备移植给病人用?

最新一期《细胞干细胞》论文中表明,中国科学院广州生物医药与健康研究员博士研究团队,成功在猪体内培育出人类肾脏,肾脏在猪体内存活长达28天时间,获得重大突破

当然,这项研究是在小猪胚胎里进行的,肾脏也只是非常小的一点,不是常人所想的一头成年猪肚子里长着一个完整的人类肾脏,不过,作为一个普通人来看,猪肚子里长出来的人类器官,怎么能给人用呢?


肾脏供体短缺,试图培育“新器官”

众所周知,人类的心、肝、脾、肺等器官对人体健康至关重要,且独一无二。人类的器脏不像是皮肤能够愈合再生,任何一个器脏患病或毁害对人体都是致命打击,轻则影响人体健康,重则丧命。

据统计,2007年时我国患有尿毒症的人约100万人,并且每年新增患者约12万人。其中,急需肾脏移植的人数约50万人。然而,真正能够匹配肾脏移植,亦或者能够成功获得肾脏移植的人可能是千万分之一。

正是如此,我国科学家有了一个大胆的想法,若是能够在成功培育出适合移植的人类肾脏,那些苦苦等待匹配源的病人不就有获救的希望了嘛!想法虽好,但实施起来却千难万难。想要培育出一个新的肾脏,放在哪里培育好呢?

最初,科学家也曾设想过在人体内培育肾脏,培育成功后便能够将身体内的坏肾脏切除,用新的健康的肾脏所替代。

可是,人体内有强大的免疫系统,一旦发现“敌人”入侵,免疫系统大军便会“全军出击”,前去消灭。

如果在人体上培育肾脏,无异于“外来者”必定会遭受免疫系统攻击,难以培育存活。免疫系统为了杀死外来的“敌人”,加大火力输出,人体将会出现各种各样的免疫排异反应,严重可能会导致死亡。

在本就患病的患者身上培育新肾脏,无疑在加速他们的死亡。在健康的人体内培育肾脏,即便成功再移植到患者身上,也很难达到匹配度,即便移植也会出现强烈排异反应。

再者,能够伟大到用自己的身体做实验,谁又有如此大的勇气呢?很显然,在人类身上培育器官显然不现实,使用人体做实验,更是有悖于社会道德原则

于是,科研人员将目光锁定在了动物身上。动物有千千万万种,为何猪成为器官移植培育的“天选之子”呢?


猪的浑身都是宝,人最相似异种供体

猪可谓浑身都是宝,肉、内脏等能够供人食用,皮能够制作成为皮革制品,就连身上的毛都能够制作成刷子,可以说物尽其用。

其实,早在多年前,科学家们就发现猪的价值远不止如此,它更是跟人最相似的异种供体

猴子、大猩猩等动物是跟人类最类似的灵长类动物,但它们繁殖率低,饲养成本高,且世代间隙长,还有很多种类属于国家保护动物,不能应有于实验之中。

在国外倒是有使用猴子猩猩狒狒做实验的案例,不过研究者发现狒狒心脏太小,生育期长,还跟人类患有很多相似疾病,会增加患病风险。

猪却不一样,不仅繁殖率高,成本低,它们身上的器官大小,生理生化等与人类十分相似,被全世界公认为是最理想的异种供体动物。

据研究发现小型猪是最好的实验材料,我国小型猪产于偏远山区(五指山小型猪、巴马小型猪、贵州小型猪等),适合移植的猪成年后仅40-80KG,性格温驯却与人解剖学、生理指标极为类似,相对于其它动物而言更具优势。

在遗传形状稳定的情况之下,小型猪平均寿命为15年左右,且繁殖能力出色、存活率高。再加上猪和人在进化上亲缘关系相距较近,人畜共患病的风险更小,是最佳选择。

可是猪毕竟跟人有很大区别,人跟人之间移植器官都会出现排异,更别提将猪身上培育的器官移植到人体身上,其中的困难可想而知。

首先,不同物种之间进行器官移植,必定会受到免疫细胞以及抗体的排斥,它们会朝着移植的“外来物”进行疯狂攻击,不是你死就是我亡。

在此期间,患者会出现疼痛、引发炎症、发烧、移植的肾脏甚至会出现肿胀等各种反应。肾脏发炎,人体内的血小板以及红细胞将会汇集,如果此时形成血栓或凝血功能失调,也会导致患者死亡。

除了人体本身的排斥反应之外,猪体内还带有致命的内源性病毒。病毒初次感染几题或细胞,基因组将会整合进入宿主细胞DNA,并成为宿主细胞基因组的一部分,还会遗传给下一代。

动物病毒在人身上爆发是致命的,更何况还能改变遗传基因,更是可怕。据研究届时,人体内若是有内源性病毒逆转,可能还会影响大脑正常发育。

虽然猪是良好的供体,但其风险也让人忧心。那么,科学家们是如何突破重重困难,在猪身上培育出人体肾脏的呢?


猪体内成功培育人类肾脏是如何做到的?

为了能够消除内源性病毒对人体的影响,科学家也对此做了诸多研究,2016年魏江红研究团队与美国哈佛医学院联合攻关,最终使用新一代基因技术打靶方法,使得猪细胞内源性病毒活性失效,彻底突破难关。

科学家还发现,人体之所以对猪身上培育出的肾脏排斥,是因为抗体能够识别出猪细胞中的α-gal、β-gal和Neu5Gc蛋白

经过十几年研究,直到2020年6月,科学家才通过基因编辑的方法,将这三种蛋白全部敲除。同时,还将人类干细胞经过基因改造,让它们可以和猪的细胞融合,一起发育。

接下来,没有了这三种蛋白的小猪胚胎,里面控制肾脏发育的重要基因被移除,再移植到代孕母猪体内让它发育。

于是,小猪没办法长出原本属于猪的肾脏,那些改造后的人类干细胞就会自然而然被吸引过去,随着胚胎发育,像在人体内一样不断生成肾脏细胞,最后组成一个健康的人类肾脏。

器官排斥原因以及猪细胞病毒两大难关彻底攻破,新基因编辑猪也得以养育成功,且生长良好。这意味着,科研团队已经彻底解决器官病毒传染风险

除此之外,即便是很小的移植手术都会引起人体炎症反应,可能会导致凝血功能失调。但他克莫司抗凝剂等药物能够抑制炎症,也可以降低宿主地域感染能力,因此并非大问题。

其实,国际上早从1995年开始就在猪身上研究器官移植,距今已达28年。且猪的眼角膜、心脏瓣膜都已经用于临床之中,器官移植也早有成功案例。

2022年,美国一位叫大卫的男子心脏病严重已经到了不得不移植的地步,然而没有匹配的心脏源,他只能等死。这时候,科学家们向他提议,移植猪心脏。

不移植猪心脏100%等死,移植后还能获得一丝新生希望,权衡利弊之下大卫欣然接受。心脏移植后,大卫恢复得很好,并成功活了下来。不过,这颗猪心脏仅在他的身体内跳动了2个月,手术后2个月大卫还是离开了人世。

但这短短的两个月,还是为医学界做出了巨大贡献。

器官移植,是人类器官衰竭末期最有效的治疗方法,我国每年都有大量患者等待着肾脏移植,但在伦理道德、传统文化以及心理等各种综合影响之下,愿意提供遗体器官捐赠的数量少之又少

患者等待移植的时间过长,导致很多患者至死都没有等到合适移植的器官,即便有合适的器官还将面临排异等各种风险。

如今,猪肾脏研究时间已超过10年之久,我国获得新突破更是可喜可贺,这也让我们看到了猪器官移植人体的希望!

大家认为有朝一日我们真的能够实现猪肾脏移植吗?欢迎留言评论,发表自己的看法与见解。


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