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    人豬嵌合體?是的,你沒看錯!

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    人豬嵌合體?是的,你沒看錯!

    這個注入了人體細胞的豬胚胎目前正處于初期階段,已發育了四周時間。

    供圖:JUAN CARLOS IZPISUA BELMONTE

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    撰文:Erin Blakemore

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      1月26日,科學家宣布首次成功研發出了人與動物的嵌合體,這個項目證明,人類細胞可以注入一個非人類的生物體,并存活下來,甚至在宿主動物體內生長,譬如這次試驗中的豬。

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      這一生物醫學上的進步一直是科學家的夢想,他們希望以此來應對捐獻器官的嚴重不足,雖然這也面臨著巨大的倫理爭議。

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      每10分鐘,就有一個人加入全國器官移植等待名單;每一天,名單上有22人因為沒有合適的器官死亡。如果,我們不再依賴慷慨的捐獻,而把目光轉向在動物體內種植定制器官呢?

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      現在,在索爾克研究所的帶領下,一支國際研究團隊在《細胞》雜志上宣布:我們離科學夢想的實現更近了一步。該團隊創造了科學界稱之為“嵌合體”東西:即含有來自兩個不同物種的細胞的生物體。

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      過去,科學家們一直沒有研究人與動物的嵌合體。在美國,這樣的實驗目前還無法得到公共資金(迄今為止,索爾克團隊依靠的是對嵌合體項目的私人捐助)。而公眾意見在培育半人半動物的生物體方面,也起到了阻礙作用。

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      但該研究的第一作者、索爾克研究所的吳軍表示,我們只需要換個角度來看待神秘的嵌合體,比如天使就是人與鳥的混血。

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      吳軍說:“在古代文明中,嵌合體常和神靈聯系在一起”,我們的祖先認為“嵌合體的形式可以守護人類”。從某種意義上說,這也正是團隊的希望:在未來,人與動物的嵌合體可以做到這一點。

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    培育嵌合體

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      培育嵌合體有兩種做法,其一是把一種動物的器官放入另一種體內,但這么做風險很高,因為宿主的免疫系統可能會導致器官排斥反應。

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      另一種辦法是從胚胎開始,將一種動物的細胞注入另一種的胚胎,讓它們自己生長成一個整體。

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      這聽起來有些奇怪,但確實可以用實驗室培育的器官來解決大量棘手的生物學問題。

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      干細胞是一種萬能細胞,可以生長成任何一種身體組織,它們似乎蘊含著無限的可能。但讓這些細胞長成合適的組織和器官,卻很困難。

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      細胞只能在培養皿中生存,科學家需要用支架來確保器官長成正確的形狀。而通常,病人必須經歷痛苦的侵入性檢查,醫生才得到所需要的相關組織,展開治療。

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      最初,索爾克研究所基因表達實驗室的教授Juan Carlos Izpisua Belmonte認為,用宿主胚胎來培育器官的想法已經足夠明確。然而,Belmonte和40多名同事用了4年時間才弄明白如何培育人類與動物的嵌合體。

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      為了做到這一點,研究團隊借鑒了之前在小鼠和大鼠身上所進行的嵌合體研究。

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    人豬嵌合體?是的,你沒看錯!這個一歲大的嵌合體來自于一只小鼠。小鼠體內被注入了大鼠的干細胞。

    供圖:JUAN CARLOS IZPISUA BELMONTE

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      其他科學家已經弄明白,如何在小老鼠體內培育大鼠的胰腺組織。上周三,研究團隊宣稱,在患有糖尿病的小鼠身上移植了健康的胰腺組織后,糖尿病已被成功治愈。

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      索爾克研究所的研究團隊則往前多走了一步,他們利用有“基因剪刀”之稱的CRISPR技術侵入小鼠的囊胚,即胚胎發育的早期階段,刪除了形成器官的關鍵基因。然后,科學家把能長成器官的大鼠干細胞注入小鼠的體內,這些細胞活躍了起來。

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      結果,這些小鼠成功活到了成年,有一些甚至長出了大鼠的膽囊。在過去1800萬年里,大鼠從來都沒有這個器官。

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    排斥風險

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      研究團隊從大鼠身上取到了干細胞,并注入到豬的胚囊里。這一次毫無疑問失敗了,畢竟大鼠和豬有著截然不同的妊娠期和進化祖先。

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      然而,豬和人類卻有明顯的相似性。雖然豬的懷孕時間較短,但它們的器官卻和我們的相仿。

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      但這些相似性卻沒有讓任務變得簡單。研究團隊發現,為了在不殺死豬的前提下,把人類細胞注入它們體內,科學家必須把握好時機。

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      索爾克研究所的科學家、論文的第一作者吳軍解釋說,在發育過程中,“我們試了三種不同的人類細胞,本質上代表了發育過程中的三個不同時期”。通過試錯,他們發現,尚未發育的全能性細胞(即潛力無限的干細胞)的生存狀況不如略略發育的那些。

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      科學家把這些時機恰當的人類細胞注入豬胚胎后,胚胎活了下來,接著,他們把胚胎移入成年豬體內,經過3到4周后,再移出分析。

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      吳軍說,最后團隊一共得到了186個依然存活的嵌合胚胎,而且“我猜測每10萬個豬細胞中可能只有不到1個人類細胞”。

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    人豬嵌合體?是的,你沒看錯!

    豬囊胚中注入了人類細胞。

    供圖:JUAN CARLOS IZPISUA BELMONTE

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      北卡羅來納大學教堂山分校、北卡羅萊納州立大學的干細胞專家Ke Cheng表示,這個比例很低。從長遠來看,這個方法會帶來問題。

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      Ke Cheng發現,人體組織似乎減緩了胚胎的發育,而且用這樣的胚胎培育出的器官很有可能遇到人體的排斥,因為它們含有太多的豬組織。

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      Ke Cheng表示,下一步是看看是否可能提高胚胎所容許的人類細胞的數量,現在的方法只是個開始,而我們還不清楚能否克服這個障礙。

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      Belmonte也同意這一點,他指出,用這個辦法培育人體器官需要幾年時間。而技術則可以更早地投入使用,作為研究人類胚胎發展和了解疾病的方法。這些實時數據和培育器官同等重要。

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      雖然目前研究還處于早期階段,但Ke Cheng把這次的嵌合體稱之為突破性進展。當然,他也承認:“未來還有很多路要走,但非常有意思。”

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    (譯者:Sky4)

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