南京醫科大學昨天宣布,該校位于江寧的實驗基地誕生了首批(4只)轉基因克隆豬,這是江蘇省異種移植重點實驗室今年8月份成立以來的首批研究成果。目前,這批小豬健康狀況良好。 這四個小家伙是江蘇首批轉基因克隆豬,而這種豬身上的
南京醫科大學昨天宣布,該校位于江寧的實驗基地誕生了首批(4只)轉基因克隆豬,這是江蘇省異種移植重點實驗室今年8月份成立以來的首批研究成果。目前,這批小豬健康狀況良好。
這四個小家伙是江蘇首批轉基因克隆豬,而這種豬身上的胰島系統,將很有可能幫助人們終生解決糖尿病。昨天,現代快報記者專訪了南京醫科大學代謝疾病研究中心副主任戴一凡,他也是轉基因克隆豬項目的負責人之一。戴一凡冷靜地表示:“我們科研的最終目標是在豬的身上培育出人類可用的器官來,而現在僅僅是第一步。”
剔除一個基因,再“種”個基因
嚴格說來,轉基因克隆豬既沒有“爸爸”也沒有“媽媽”,那它們從何而來?
2011年初,戴一凡教授將幾十管“基因敲除豬”的細胞從美國帶到南京。這些都是基因改造豬的細胞,每一管都可以克隆出成千上萬頭豬。從今年6月起,實驗室工作人員就開始著手迎接小豬的誕生。拿回來的只是細胞的“雛形”,還需要做進一步基因改造。先將細胞的某些基因(α-GAL)剔除,再“種”一個特殊基因(hCD46),通過體細胞的克隆培育出豬。實驗室階段完成后,工作人員選取了江寧的一戶養殖場,張羅著為細胞選一個“代孕媽媽”。研究人員李榮鳳透露:“母豬懷孕114天后,今年10月13日開始生產。小豬生下來后,目前主要靠母豬的母乳喂養。”四只小母豬看起來很可愛,但體重相差很大,最小的只有370克,最大的1100多克,“體重輕的,就比較虛弱,我們需要額外照顧。”而去年上半年,戴一凡等專家已經在廣州培育出第一批小公豬,專家透露:“目前,第一批小公豬已經發育成熟了,平均兩三百斤重,將來會帶回江蘇。為了將來的交配和繁育,這一批小豬全是母的。”
基因改造豬在樣貌特征、飼養和繁殖等方面與普通豬差不多。等到第二代的時候,這些豬就可以和普通豬一樣,自然生產、自然喂養了,這也就意味著,很快,這一批小豬可以當“爸爸”或“媽媽”了。“其實我以前在美國做研究時,已經克隆過相類似的豬了,十幾年下來,生長繁殖都很好。”戴一凡透露: “現在南醫大的這批豬很受歡迎,國內外都有過來談合作的。”
在美國,基因改造豬被稱為“百萬美元豬”,是不是真有這么貴?戴一凡笑著說:這是說我們花了這么多錢培育出了第一只基因改造豬,需要使用克隆技術在細胞中添加基因或敲除基因。第一代豬誕生后,成本就會降低,因為可以通過自然繁殖的方式來培育大量基因改造豬。“所以我們要把這個第一代豬都照看好,否則一旦有人拿走了自己培養繁殖,那損失可就大了。”
貌不驚人,卻是百萬美元寶貝
這只豬有啥用
可以給人類移植胰島
專家透露,轉基因克隆豬的胰島移植到猴子身上,有很奇妙的效果。“我們在國外做過實驗,移植后,猴子在沒有接受任何胰島素注射的情況下糖尿病好轉了,因為豬的胰島在猴子體內發生了作用,并且接受胰島移植的猴子還存活了400多天。眾所周知,糖尿病患者要么是吃藥控制血糖,要么是終生打胰島素,病人是很痛苦的。而如果一整套胰島系統可以移植到人體內,那就徹底解決了糖尿病的問題。”
如果將豬的器官移到人的身體里,必須要求提供供體的豬絕對干凈,所以必須要有個超級干凈的”養豬場“,豬舍內要保證完全無細菌和病毒,豬食用的飼料和水也要經過無菌無毒處理。“有了超級養豬場,我們甚至可以讓豬的器官,比人的器官還要干凈,因為可以杜絕一切病毒。”戴一凡教授將在江寧橫溪建一個這樣的“超潔凈養豬場”,養殖5000-10000頭這種豬。“二代豬”經過剖腹產,生下來以后馬上跟媽媽分開,在無菌的環境下進行人工飼養,飼養過程中還要通過一系列檢疫標準,這樣的豬,它的器官才能用于臨床。用于臨床要求更高,為了讓豬更潔凈,對人體的不利影響降到更低。“必須是豬的第三代才可以給人提供器官。”
據悉,位于江寧的超潔凈養豬場預計2014-2015年建成,最快大約2017年可以上臨床研究,用到人身上,“當然,這里指的是科學研究,真正臨床大規模推廣,還需要很長時間。”
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兩個有趣的問題
為啥改造基因?
為了器官移植不排斥
在戴一凡眼里,這個豬,可能就是未來的人體器官移植所需要的“萬能豬”。“好比O型血的人可以給所有人輸血一樣,排斥基因被敲除掉的豬,它的器官也變成了‘O’型器官,可以移植給任何人,而且幾乎不會發生超急性排異,”戴一凡如此解釋轉基因克隆豬。
數據顯示,我國每年有150萬病患亟需移植器官,但最終能獲得供體并接受移植的病人不到1萬。如果豬身上的器官可以移植到人身上,那無疑將是許多絕癥患者的希望。
戴一凡說,以前有科學家直接將豬器官“嫁接”到人身體上,結果失敗了。為什么?這是因為豬的體內存在一種靈長類動物所沒有的基因α—GT(半乳糖基轉移酶基因),它的產物α—GAL糖分子與人的血型分子很相似,是豬的器官在猴子或人體內引起強烈排斥反應的主要根源。戴一凡帶領的研究團隊,正是利用分子生物學技術和克隆豬技術去除了豬身上的α—GAL基因,培育出了基因改造豬,克服了猴和人對豬器官的超急性排斥反應問題,從而邁出了豬器官與人體相容的關鍵一步。“后來發現,用hCD46基因改造后的克隆豬,其胰島有很好的效果,所以先培育出了這樣的豬。”
為什么選擇豬?
成本低且不易感染
眾所周知,人親緣關系最近的是靈長類動物,比如猴子、猩猩、狒狒等,那么,為人類病患尋找供體,為什么會選擇豬?
戴一凡笑著說,猴子等動物生長周期慢(一般要5~10年,甚至超過10年),而且繁殖率低,一胎一仔,飼養成本較高,很難滿足人類器官移植的需求。另外,這類動物,比如猴子,本身個子小,體重輕,其器官對于很多人來說都不適用。“像我這樣體重的人,如果做肝移植,恐怕一個猴子不夠用。”還有一個重要原因是,靈長類動物和人比較接近,很多病毒會和人交叉感染,比如艾滋病HIV病毒;有些病毒還有可能和人的病毒雜交,產生新的病毒,存在嚴重安全隱患。
而豬正好相反。首先,豬的生長周期很短,且一胎多產,飼養成本較低,器官獲取相對容易。其次,在形狀大小方面,其器官基本能適用于人類。第三,豬是雜食動物,它的器官代謝和人很接近,因此其器官可廣泛用作人體角膜、皮膚、胰島、關節、肌腱、韌帶、腎臟、心臟、肝臟等器官的移植。最后,豬組織內的病毒不太會感染人類。
終極目標
在豬身上定制人的器官
前不久,英國人約翰·B·格登和日本人山中伸彌因細胞研究獲得2012年度諾貝爾醫學獎。兩名獲獎者發現,生物體成熟的特化細胞可以借助“再編程”回到初始狀態,繼而改性并發育成為任何一種細胞,這是有望應用于再生醫療和制藥的劃時代成果。戴一凡透露說,其實“敲除基因豬”與這個科研成果將來很有可能結合到一起去。
他透露說:”我有個想法,就是研究出‘人源化’甚至‘個體化’的基因改造豬,即把個人的干細胞放在豬的胚胎里,使其定向分化成某一器官,“定制”可專供大部分人群或特定給某人移植的器官。嚴格來說,這種‘人源化’的器官不是豬的器官,而是人的器官。”
根據目前的情況,要用干細胞在人體外培養需要的器官幾乎不可能。但國際上已有實驗證明,小鼠身上也能長出大鼠的胰腺,所以從理論上來講,這一概念完全可行,豬身上也可能長出人的器官。但要真正實現這一想法,還需要做大量實驗來驗證。
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對話
很多人都關心,豬器官什么時候能治病?
戴一凡:我接到大量的電話,很多人詢問是不是豬器官馬上就能給人治病了,實際上還沒到那樣的程度。目前,應用于各種器官移植的基因改造豬,其研發和培育還在進行中,因為各種器官的要求不一樣,對基因改造的程度也不同。對于一些沒有血管的器官,比如胰島、角膜等器官,可能先期開展臨床研究,這些器官移植排斥反應較小,但即使這樣,也僅僅是研究。真正的肝、腎器官的移植,還沒有到臨床階段,也更談不上給人治病了。國外已經做過相關研究,將“敲除基因豬”的腎臟移植到猴子身上,前兩個星期都很好,但之后出現了血小板減少等現象,很快還是不行了。這就說明度過了超級排斥后,大器官的移植還有一些急性排斥,這可能需要我們繼續對豬進行基因改造和修飾,直到最后改造完美。科學研究就是如此,發現了第一步后,后面還有許多未知的科學秘密等待我們去破解。
豬器官移植到人體上,會被大家接受嗎?
戴一凡:世界上第一例雙手移植是在澳洲,有個病人沒有手,醫生就將兩只手的供體移植給他,但是病人每天看到這雙手,就會想到供體,產生了嚴重的心理障礙,后來這個病人就拒絕吃抗排斥反應的藥,再次失去雙手。但雙手移植只是為了改善病人的生活,而非用來救命。對于真正需要供體救命的人,肯定是能夠接受的。舉個很好的例子,人和人之間進行腎臟、肝臟、心臟、肺移植沒有問題,原因就在于,首先這些供體是用來救命的,其次是這些供體是移植到體內的,看不見的。所以,能否接受豬的器官作為供體,完全都是根據病人的實際情況。而且,到達臨床階段,相關專家對很多問題都會進行研究和驗證。對目前存在的諸多爭議考慮過多,似乎沒有必要。
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