當(dāng)前，全球眾多國家均處于可移植器官極端短缺的狀態(tài)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界大概有200萬人需要器官移植，僅美國就有超過11.7萬人在排隊(duì)等待。然而，器官捐獻(xiàn)的數(shù)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于需要的人數(shù)——在美國，每天有22人因?yàn)榈炔坏娇梢浦财鞴俣ド?/font>
于是，人們開始尋求其他的解決方案，即從動物向人類移植組織和器官，也就是所謂的“異種器官移植”。然而，作為過去20年現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的目標(biāo)之一，異種器官移植這條路卻并不好走。
研究受阻
在異種器官移植的目標(biāo)動物當(dāng)中，關(guān)注度最高的就是豬。
醫(yī)學(xué)研究者們之所以將目光聚焦于豬，首先是因?yàn)樨i器官的大小和功能與人類器官十分類似。再者，從人類的心理層面而言，接受肉用動物的器官要比接受靈長類動物的器官相對容易一些。
其實(shí)，通過動物，尤其是豬來解決人類可移植器官短缺的想法已經(jīng)“折磨”醫(yī)學(xué)研究者幾十年了。自上世紀(jì)90年代起，科學(xué)家就開始嘗試?yán)秘i的器官做人體移植。
但隨后，來自美國的科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)豬身上具有某些病毒基因，其與引起猴子患白血病的病毒十分相似。而當(dāng)研究者們在實(shí)驗(yàn)室中將豬的細(xì)胞與人體胚胎腎臟細(xì)胞共同培養(yǎng)時(shí)，這些病毒也擴(kuò)散到了人體細(xì)胞。這些人體細(xì)胞一旦被感染，周圍的細(xì)胞也難以幸免。
隨著進(jìn)一步的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些病毒正是嵌在豬細(xì)胞內(nèi)基因組的“豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒”。它們在豬的身體里不會有毒性，但當(dāng)豬的細(xì)胞和人的細(xì)胞接觸時(shí)，這種病毒就會從豬的基因組“跳”到人的基因組中。
因此，豬基因組的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒成為利用豬器官進(jìn)行人體移植不得不面臨的一個重大醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)問題。對此，世界衛(wèi)生組織明令，在未找到解決方法之前，停止一切異種器官的臨床試驗(yàn)。
當(dāng)然，這其中也有例外。豬的心臟瓣膜是被允許移植到人體，用于治療心臟疾病的。這是因?yàn)樨i的心臟瓣膜在用于移植時(shí)已經(jīng)屬于失活的組織結(jié)構(gòu)，并不具備病毒傳播的風(fēng)險(xiǎn)。
就在豬基因組的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒“成功”阻礙異種器官移植發(fā)展的20年之后，橫空出世并大放異彩的基因編輯技術(shù)，重新燃起了醫(yī)學(xué)工作者們對于豬器官移植人體的研究熱情。
“無毒”小豬
日前，來自美國馬薩諸塞州的科學(xué)家們帶來了一個喜訊：他們已經(jīng)成功利用有著“魔剪”之稱的CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)，消除了豬細(xì)胞內(nèi)基因組的全部25個內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，克隆出了不攜帶豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的小豬，從而將異種器官移植的研究向前推進(jìn)了一大步。
“我們的動物可能是世界上被改良得最大的。”美國生物科技公司eGenesis聯(lián)合創(chuàng)始人、首席科學(xué)官楊璐菡表示，“我們的技術(shù)日新月異，我們需要具備這樣的創(chuàng)新去應(yīng)對諸如異種器官移植這樣具有挑戰(zhàn)性的難題。”
目前，eGenesis團(tuán)隊(duì)克隆出的4個月大的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒滅活小豬中有15只存活了下來，并且看起來一切都十分正常。對此，研究者之一、eGenesis聯(lián)合創(chuàng)始人、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)家George Church自己都感到十分驚訝。
Church解釋，由于CRISPR會導(dǎo)致DNA斷裂，從而引發(fā)細(xì)胞“自殺”，因此這種基因編輯技術(shù)對于細(xì)胞來說具有一定危害性。加之在豬這一物種存在的2500萬年里，這些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒已經(jīng)成為豬基因的一部分，因而研究人員也一直很“忐忑”，不知道這些病毒是否在豬的生存中扮演著重要角色，以及離開它們后動物是否還能繼續(xù)存活。
而另外一個讓研究人員倍感驚喜的收獲，則是小豬在子宮內(nèi)并未遭到病毒感染。
“盡管我不想說我們解決了一個長達(dá)20年的老難題，但就這一個案來說，我們確實(shí)做到了。”Church表示。截至目前，eGenesis研究團(tuán)隊(duì)僅用這一方法克隆出了母豬，并將它們飼養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)室中。下一步，他們計(jì)劃重復(fù)這一步驟來改良公豬。
“這是一項(xiàng)非常、非常出色的工作。”雖然沒有參與此項(xiàng)研究，但美國阿拉巴馬大學(xué)伯明翰分校醫(yī)學(xué)院教授、器官移植外科醫(yī)生Joseph Tector仍由衷地對Church等人的研究表示肯定。畢竟，這意味著人類從根本上解決了異種器官病毒傳染的風(fēng)險(xiǎn)，是解決異種器官移植臨床化中跨物種病毒傳播安全性問題的關(guān)鍵。
必要還是多余？
對于下一步的研究，Church和楊璐菡的方向十分明確——使豬的器官更加“人類化”。研究團(tuán)隊(duì)將對克隆豬進(jìn)行進(jìn)一步的改良，使它們的器官功能更加符合人體。其中，一些頗具挑戰(zhàn)性的問題，諸如如何應(yīng)對和處理免疫反應(yīng)、組織兼容以及凝血反應(yīng)問題等均不可回避。
Church和楊璐菡的團(tuán)隊(duì)不是唯一一個瞄準(zhǔn)異種器官移植“這塊肉”的人，許多其他團(tuán)隊(duì)也紛紛開展了類似的研究。
比如Tector帶領(lǐng)的阿拉巴馬大學(xué)團(tuán)隊(duì)，就正沿著相似的路徑開展研究，并期望能在2~3年內(nèi)實(shí)現(xiàn)豬器官的人體移植。研究人員們率先將目光聚焦于豬的腎臟，因?yàn)檫@是等待移植人數(shù)最多的器官；接下來是心臟、肝臟、對抗I型糖尿病的胰腺細(xì)胞以及皮膚、眼角膜等等。
而對于研究人員來說，對經(jīng)過基因編輯的豬展開研究，除了能夠解決可移植器官短缺的問題外，或許還能帶來另外一個收獲：驗(yàn)證利用CRISPR技術(shù)對數(shù)量可觀的基因進(jìn)行編輯是否會引發(fā)哺乳動物的長期問題。
截至目前，豬是經(jīng)過CRISPR技術(shù)編輯的體型最大的哺乳動物，研究人員想要通過其弄清楚，經(jīng)過基因編輯后的豬在20年后究竟會發(fā)生什么。因?yàn)榇饲耙恢庇腥瞬聹y，CRISPR可能會導(dǎo)致癌癥，雖然這一觀點(diǎn)一直沒有得到充分的驗(yàn)證。
盡管Church和楊璐菡的這項(xiàng)工作堪稱杰出，但不少人還是對豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒是否真的會引發(fā)人類疾病有所懷疑。
有感染學(xué)家認(rèn)為，豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒只能在分裂的細(xì)胞內(nèi)復(fù)制，所以在已經(jīng)完成分化的器官組織中很少能傳播，從而對豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒是不是異種器官移植中的“大麻煩”表示質(zhì)疑；再加之豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒感染人類的風(fēng)險(xiǎn)確實(shí)還不清晰，因此，反對者認(rèn)為不必要的基因編輯只會徒增異種器官移植的復(fù)雜性和成本。
對此，楊璐菡及其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始了相關(guān)工作。研究人員試圖通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒就像另外一種“臭名昭著”的逆轉(zhuǎn)錄病毒——人類免疫缺陷病毒（HIV）一樣，能夠感染人類細(xì)胞。截至目前，在楊璐菡等人的實(shí)驗(yàn)中，豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒已經(jīng)感染了人類細(xì)胞，并且這些被感染的細(xì)胞還能夠感染其他未直接暴露于豬細(xì)胞的人類細(xì)胞。
而Tector則表示他自己的團(tuán)隊(duì)在幾年前就不為豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒“傷神”了，因?yàn)槊绹称放c藥品監(jiān)督管理局（FDA）方面并沒有明確規(guī)定豬器官在移植人體前需要去除這些病毒。
另外，eGenesis的實(shí)驗(yàn)也沒能證明這些病毒確實(shí)會對患者造成風(fēng)險(xiǎn)，馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院外科教授Muhammad Mansoor Mohiuddin表示。在他看來，病毒感染細(xì)胞的能力還不足以引起人們的關(guān)注，“我無法理解這種傳染性的重要性，除非表明它確實(shí)能夠引起某種疾病”。
但同時(shí)，Tector也表示，一旦美國食品與藥品監(jiān)督管理局真的要求豬器官移植人體前必須移除這些病毒，那么屆時(shí)eGenesis 公司團(tuán)隊(duì)的工作將變得非常有用。“如果需要敲除這些病毒，那么毫無疑問，這個方法是沒錯的。”■