基因改良小猪可以为人类提供更安全的移植器官

杨曙光/译

（农民日报，北京 100029）

基因改良小猪可以为人类提供更安全的移植器官

杨曙光/译

（农民日报，北京 100029）

荐语：人体供体器官短缺是全球性临床器官移植难题，生物学家一直致力于寻找合适的可替代的异种动物资源，最终在众多驯化动物中，选中了与人体器官体积相似、解剖学和生理学指标大体接近的家猪。世界卫生组织在其关于异种移植的临床研究规范中指出：猪有可能成为器官移植病人无限量的高质量器官、组织和细胞供体资源。猪的肾脏、心脏、胰岛等脏器组织及神经细胞，与人的相应器官、组织和细胞，在结构和功能上几乎完全一致，可以替代人源性器官供体，而且猪可以经过基因修饰提高异种移植的治疗效果。

在异种移植中，跨物种的生物安全问题一直引人注意。目前的研究确定了26种存在物种间交叉感染风险的病原体。其中，最难解决的是消灭猪内源性逆转录病毒（PERV），近两年，这一问题得到了根本性解决。

异种移植，虽然目前还面临诸多困难，但已经到了迎来突破的重要时刻。像生产肉肠那样“生产”器官以供给人类进行移植，这绝非天方夜谭，那些科幻片中的情节正在成为现实。

杨曙光，男，1993年北京大学中文系研究生毕业。毕业后在农民日报社从事记者、编辑工作。1996年策划出版了《策划你的一生》，为高考学子选择专业和择业提供参考。1997年和美国孟山都公司合作，在农民日报社策划创办了《可持续农业》周刊，展开了国内最早的转基因抗虫棉的宣传报道。2011年任《中国畜牧兽医报》副主编。2013年参与了中国农科院国际合作局出版的《中国与国际农业研究磋商组织战略合作30年》一书的主要稿件撰写。2016年任《中国渔业报》总编辑。

想把猪器官移植给人的科学家们长期以来都面临着一个棘手的问题：如何解决猪内源性逆转录病毒基因？从它们不幸的首字母缩略词PERVs可以看出，这种古代病毒感染的遗留物，分散在整个猪的基因组中，并可能感染一个有一天接受猪心、肺或肾脏作为替代或临时器官的人。现在，一家旨在培育移植猪器官的美国公司报告说，已经将这些病毒排除在关注名单之外。使用CRISPR基因编辑技术，该公司和几个学术实验室的研究人员培育了几十头生长状况健康的猪，没有发现其携带PERV基因。

柏林Robert Koch研究所的病毒学家Joachim Denner研究了神秘的PERV序列，他说：“如果这是正确的，这是一个伟大的成就。”即使没有PERVs，猪也需要进行其他基因的改良，以便其器官不会被人体免疫系统所排斥或造成其他伤害。Denner认为：“如果有可能敲除PERVs，你应该这样做。”

人体器官供体的短缺导致重要器官移植的一长串等候名单，在美国，每天约有22人因在等待各种器官移植供体的时候而死亡，而猪的器官尺寸正符合人类的需求。然而，对PERVs的关注很难被驳回，尤其是因为研究表明该病毒可以感染人体细胞。

科学家们已经将猪胰腺细胞植入糖尿病患者体内，并没有发现随后的PERV感染的证据。Joachim Denner指出，那些保护胶囊内的细胞数量很少，可能需要免疫抑制药物来防止病人身体攻击的大型猪器官可能会造成更大的PERV传播风险。Joachim Denner和他的同事们最近试图用称为锌指核酸酶的基因编辑技术将PERV基因从猪细胞中切除，但许多不精确的DNA切割对细胞有毒性。

CRISPR技术出现后，哈佛大学遗传学家George Church和Luhan Yang这两位早期的基因编辑技术开发人员猜测，CRISPR的高效二重引导RNA和DNA切片酶可以对猪细胞进行精确的全基因组改变。2015年，他们共同创建了eGenesis公司，专注于器官移植工程， Luhan Yang并成为公司的首席科学官。同年，他们发现CRISPR能在猪基因组的所有62个位点敲除PERV基因，这是迄今为止最广泛的CRISPR基因编辑专长。

他们需要从活猪的基因正常的细胞开始。丹麦和中国合作小组参与了这项新的工作，eGenesis团队将CRISPR技术应用于来自猪胎儿结缔组织的细胞。这些细胞在遭受CRISPR基因编辑时被证实更脆弱：一旦进行基因编辑，它们就不能正常生长，可能是因为它们DNA的破坏促使它们停止分裂或自毁。

为了生产仔猪，研究人员随后又使用了一种标准的克隆技术：他们将这些基因编辑细胞中含有DNA的细胞核插入来自中国屠宰场从猪卵巢取出的卵细胞中。他们允许每个卵细胞发育成胚胎，并将其植入代孕母猪的子宫中。

Luhan Yang说：“在我们的研究之前，对于这种基因编辑后生产的猪是否可行，存在着巨大的科学不确定性。但在一篇发表的科学论文中，她的研究小组报道说，这项技术能够生产出活体健康的猪，其成功率几乎与不进行基因改造的克隆方法相同，每100个植入的胚胎约有1头猪健康成活。当他们测试了迄今为止出生的37头仔猪的组织时，全部都是不含PERV的。

巴尔的摩马里兰大学医学院心脏移植外科医生Muhammad Mohiuddin补充说：“目前，我不认为我们对PERV很担心。”他的小组正在与United Therapeutics公司合作开发植入式猪心。

PERVs不是阻碍移植猪器官的唯一障碍，研究人员还将需要敲除引发人体免疫系统反应的猪基因，并插入其他能够防止与人体血液发生毒性相互作用的基因。eGenesis公司也在进行这种基因修改。 Luhan Yang说，与敲除PERV技术相比，这些兼容性问题是第二个挑战，可能更具挑战性。

文章来源：HTTP://WWW.SCIENCEMAG.ORG/ （译文有删节)

原文标题：CRISPR slices virus genes out of pigs, but will it make organ transplants to humans safer?

原作者：KELLY SERVICK

2017-11-06）