Science重大突破：杨璐菡博士团队解决异种器官移植关键难题！

 

药明康德/报道，本文首发于微信号“学术经纬”

今日，《科学》杂志在线刊登了一项重量级的研究。来自浙江大学、云南农业大学、重庆第三军医大学、哈佛大学以及其他科研机构与公司的团队使用CRISPR-Cas9基因编辑技术，一举解决了将猪器官移植到人体内的关键难题。这项研究的通讯作者是2017全球青年领袖，80后科学家杨璐菡博士。

器官移植手术影响了全球数百万人的生命。以美国为例，此时此刻，正在排队等待器官移植的患者人数高达12万。然而，每年能够用于移植的器官数量非常有限，成功进行的器官移植手术仅有3万多例。据估计，在2016年，每天都有22名患者在等待器官移植的过程中死去。

▲我们欣喜地看到，诸多来自中国的科研人员参与了这项重磅研究（图片来源：《科学》）

上世纪90年代，医学研究者们曾尝试解决这一问题。他们给出的策略是异种移植，即在人体内移植入动物器官。在这些动物中，猪的器官在尺寸与功能上和人体器官较为接近，因此也获得了研究人员的关注。然而，猪的基因组里含有内源性逆转录病毒（PERV）的序列，对人体有潜在的健康风险。直接将猪的器官移植入人体，可能会导致新型疾病的传播。几十年里，科学家们也一直在试图解决这个难题。

▲CRISPR-Cas9技术有望解决猪器官进行异种移植时面临的挑战（图片来源：eGenesis官网）

CRISPR-Cas9基因编辑技术的横空出世，让科学家们看到了曙光。一方面，它能精准地去除猪基因组里的PERV序列，降低人体感染疾病的风险；另一方面，它甚至能减少人体对猪器官产生的强烈免疫反应。“过去，这些障碍是不可逾越的，”杨璐菡博士说：“但现在，利用基因编辑技术，我们有望同时解决这两大问题。”

▲这项研究采取的策略（图片来源：eGenesis官网）

在今天的这篇《科学》论文中，研究人员证实了这一思路的可行性。使用CRISPR-Cas9技术，这支跨国团队在猪的原代细胞系（porcine primary cell line）里，成功使所有的PERV序列失活！随后，他们又使用“克隆技术”（体细胞核移植技术），培育出了猪的胚胎，并将这些胚胎移植到了代孕的母猪体内。随后，他们检测了出生的小猪体内的基因组DNA和mRNA水平，证实PERV序列继续处于失活状态。换句话说，将这些猪器官移植到人体里的关键安全隐患，已经得到了成功解决。

“在我们的研究前，这些经过基因改造的猪能否存活，在科学上有很大的不确定性。”杨璐菡博士说。如今，我们已经不再需要为此担忧。

▲多头PERV序列失活的小猪已成功诞生（图片来源：eGenesis官网）

受克隆技术本身所限，小猪成功出生的概率只有约1%。但可喜的是，基因编辑并不会降低克隆技术的成功率。1%的概率在应用上也具有可操作性。目前，已经有37头小猪使用这个手段诞生，所有的小猪体内，PERV都处于失活状态。

“如果猪器官的移植安全有效，这会极大改变器官移植的面貌。” David Klassen博士说道。他是一家非营利性机构的首席医学官，这个机构管理了整个美国的器官移植系统。

解决了PERV带来的安全隐患后，研究人员们计划挑战下一个难题。按计划，他们将敲除猪器官内会引起人类强烈免疫反应的基因，并插入一些能预防潜在毒性的基因。

▲哈佛大学知名遗传学家George Church教授认为2年内，我们能看到这项突破的实际应用（图片来源：Evolution News）

杨璐菡博士的导师，哈佛大学知名遗传学家George Church教授也参与了这项研究。他乐观估计，这项突破有望在两年内，实现猪器官到人体的移植。将来，我们有望为大量患者提供肝脏、肾脏、肺、心脏等器官，甚至可以为糖尿病患者提供全新的胰脏。每天，都有22名患者在等待器官移植的过程中死去。能够拯救这些患者，是一桩功德无量的事。

参考资料：

[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