發布日期：2017-08-14

今日，《科學》雜志在線刊登了一項重量級的研究。來自浙江大學、云南農業大學、重慶第三軍醫大學、哈佛大學以及其他科研機構與公司的團隊使用CRISPR-Cas9基因編輯技術，一舉解決了將豬器官移植到人體內的關鍵難題。這項研究的通訊作者是2017全球青年領袖，80后科學家楊璐菡博士。

器官移植手術影響了全球數百萬人的生命。以美國為例，此時此刻，正在排隊等待器官移植的患者人數高達12萬。然而，每年能夠用于移植的器官數量非常有限，成功進行的器官移植手術僅有3萬多例。據估計，在2016年，每天都有22名患者在等待器官移植的過程中死去。

我們欣喜地看到，諸多來自中國的科研人員參與了這項重磅研究（圖片來源：《科學》）

上世紀90年代，醫學研究者們曾嘗試解決這一問題。他們給出的策略是異種移植，即在人體內移植入動物器官。在這些動物中，豬的器官在尺寸與功能上和人體器官較為接近，因此也獲得了研究人員的關注。然而，豬的基因組里含有內源性逆轉錄病毒（PERV）的序列，對人體有潛在的健康風險。直接將豬的器官移植入人體，可能會導致新型疾病的傳播。幾十年里，科學家們也一直在試圖解決這個難題。

CRISPR-Cas9技術有望解決豬器官進行異種移植時面臨的挑戰（圖片來源：eGenesis官網）

CRISPR-Cas9基因編輯技術的橫空出世，讓科學家們看到了曙光。一方面，它能精準地去除豬基因組里的PERV序列，降低人體感染疾病的風險；另一方面，它甚至能減少人體對豬器官產生的強烈免疫反應。“過去，這些障礙是不可逾越的，”楊璐菡博士說：“但現在，利用基因編輯技術，我們有望同時解決這兩大問題。”

這項研究采取的策略（圖片來源：eGenesis官網）

在今天的這篇《科學》論文中，研究人員證實了這一思路的可行性。使用CRISPR-Cas9技術，這支跨國團隊在豬的原代細胞系（porcine primary cell line）里，成功使所有的PERV序列失活！隨后，他們又使用“克隆技術”（體細胞核移植技術），培育出了豬的胚胎，并將這些胚胎移植到了代孕的母豬體內。隨后，他們檢測了出生的小豬體內的基因組DNA和mRNA水平，證實PERV序列繼續處于失活狀態。換句話說，將這些豬器官移植到人體里的關鍵安全隱患，已經得到了成功解決。

“在我們的研究前，這些經過基因改造的豬能否存活，在科學上有很大的不確定性。”楊璐菡博士說。如今，我們已經不再需要為此擔憂。

多頭PERV序列失活的小豬已成功誕生（圖片來源：eGenesis官網）

受克隆技術本身所限，小豬成功出生的概率只有約1%。但可喜的是，基因編輯并不會降低克隆技術的成功率。1%的概率在應用上也具有可操作性。目前，已經有37頭小豬使用這個手段誕生，所有的小豬體內，PERV都處于失活狀態。

“如果豬器官的移植安全有效，這會極大改變器官移植的面貌。” David Klassen博士說道。他是一家非營利性機構的首席醫學官，這個機構管理了整個美國的器官移植系統。

解決了PERV帶來的安全隱患后，研究人員們計劃挑戰下一個難題。按計劃，他們將敲除豬器官內會引起人類強烈免疫反應的基因，并插入一些能預防潛在毒性的基因。

哈佛大學知名遺傳學家George Church教授認為2年內，我們能看到這項突破的實際應用（圖片來源：Evolution News）

楊璐菡博士的導師，哈佛大學知名遺傳學家George Church教授也參與了這項研究。他樂觀估計，這項突破有望在兩年內，實現豬器官到人體的移植。將來，我們有望為大量患者提供肝臟、腎臟、肺、心臟等器官，甚至可以為糖尿病患者提供全新的胰臟。每天，都有22名患者在等待器官移植的過程中死去。能夠拯救這些患者，是一樁功德無量的事。

參考資料

[1] Inactivation of porcine endogenous retrovirus in pigs using CRISPR-Cas9

[2] CRISPR slices virus genes out of pigs, but will it make organ transplants to humans safer?

[3] Gene Editing Spurs Hope for Transplanting Pig Organs Into Humans

來源：學術經緯