日期:[2022年01月24日]
-- 智慧生活报 --
版次:[A11]
异种移植，为何选中它？
猪心换人心是一次大胆的尝试，充满困难与风险，但同时它也提供了潜在的希望。
据美联社等多家媒体报道，1月7日，美国马里兰州的医生首次将基因编辑猪的心脏移植到了人类患者身上。目前患者状况良好，还在观察中以评估移植是否真正成功。
移植，是很多终末期器官衰竭的治疗方法。此前，我们所熟悉的器官移植，通常是同种异体移植：将人类捐献者的器官移植到有需要的人身上。心脏移植从手术技术上来说，基本没有任何难度，手术成功率在95%以上，手术后一年的存活率在94%—95%。但这种做法有个很大的问题：器官短缺。根据世界卫生组织（WHO）的数据，每年全球只有不到10%的器官移植需求能得到满足。在美国，平均每天就有10人因为等不到合适的移植器官而死去；而在我国，有30万人在苦苦等待合适的器官，但每年只有约1.6万个器官能够被成功移植。
正是因为这样巨大的供需不平衡，科学家们将视线转向了动物器官。
但，为何是猪？猪心移植这一医学突破中，科学家又克服了哪些难题？
猪的优势在哪里
众所周知，人类属于灵长类动物，与灵长类其他动物在生理解剖和新陈代谢等方面相似。那为什么不选择移植猴子或狒狒的器官呢？
事实上，从20世纪20年代到90年代，人们一直在尝试使用狒狒等灵长类动物的心脏、肾脏和肝脏进行移植。但灵长类动物世代间隙长，尤其是猩猩和狒狒，长达10年以上，繁殖率低，一胎一仔，饲养成本也较高，很难满足人类器官移植的需求。而且因为是“近亲”，存在于猴组织内的病毒更容易感染人，例如可怕的HIV病毒。此外，多数灵长类动物在国际上属保护动物，不利于临床推广。
基于这些因素，科学家开始将目标放在猪的身上。
猪与人的距离不近不远，刚刚好，猪组织内的病毒不太会感染人类，它绕开了一个在实践中阻碍给人体移植器官的主要障碍。
另外，科学家之所以对猪情有独钟，是因为猪与人类有许多相似之处。小型猪成年体重45千克左右，其肾脏、心脏、胰岛、神经细胞等脏器，与人的相应器官、组织和细胞，在结构和功能上几乎完全一致，从结构和功能上可以替代人源性器官供体。其中，吻合度最高的要数心血管系统，猪心脏的大小和形状都和人类心脏差不多，在主动脉弓、冠状动脉血流、血流动力学、心肌收缩力等结构和生理参数上也与人高度相似。猪跟人类一样会患上动脉硬化，出现心肌梗死的症状也差不多。此外，数十年来，猪一直是标准的整形手术模型，因为猪的皮外伤愈合过程与人类皮肤相似。
人类和猪的另一个相似之处是食谱。肉类和植物都是两者的口粮。兽医学专家迈克尔·斯温德尔说：“猪跟我们一样是真正的杂食动物。正因如此，其消化活动的生理特征和肝脏的代谢过程与人类很像。猪被广泛应用于饮食研究，药物的口服吸收研究也会用到它。”
猪生长周期较短，繁殖率高，基因容易改造，而且可以经过基因修饰提高异种移植的治疗效果。因此，猪逐渐成为公认的比较适合异种器官移植的供体动物，可以为移植病人无限量地提供高质量器官、组织和细胞供体资源。
目前，在医学界，植入人体细胞的猪的心脏瓣膜已用在患者身上。美国有科学家大胆尝试用野生猪的肝脏为肝昏迷的患者过滤肝脏毒素，为他们争取时间，等待肝脏供体。猪皮下的胶原蛋白早已被提炼出来，而猪的韧带肌腱的移植技术已经成熟。
为人类移植器官的，是普通家养猪吗
虽然猪的器官一向是异种器官移植的主要研究目标，但猪细胞表面有一种半乳糖基转移酶，会导致人体免疫系统产生强烈排斥反应。为了减少免疫排斥，避免患者的免疫系统去攻击来自猪的器官，科学家们开发出一种基因敲除猪，专门用来进行异种移植。
所谓基因敲除猪，就是用基因敲除技术，把猪身上容易引起免疫排斥的基因除，再加入一些人的基因。经过这样“基因改造”的猪，就会变成一个适用于人体的、不会产生免疫排斥的“万能供体”，移植的猪器官能够与人体相容并长期存活。
南京医科大学戴一凡教授解释，基因敲除猪又叫“万能猪”。好比O型血的人可以给所有人输血一样，免疫排斥基因被敲除掉的“万能猪”的器官变成“O型”器官，可以移植给任何人而不发生免疫排斥。
基因敲除技术，是20世纪80年代发展起来的，是建立在基因同源重组技术基础以及胚胎干细胞技术基础上的一种新分子生物学技术。所谓胚胎干细胞是从着床前胚胎（孕3—5天）分离出的内细胞团细胞，它具有向各种组织细胞分化的多分化潜能，能在体外培养并保留发育的全能性。在体外进行遗传操作后，将它重新植回小鼠胚胎，它能发育成胚胎的各种组织。而基因同源重组是指当外源DNA片段大且与宿主基因片段同源性强者并互补结合时，结合区的任何部分都有与宿主的相应片段发生交换（即重组）的可能，这种重组称为同源重组。
基因敲除就是通过同源重组将外源基因定点整合入靶细胞基因组上某一确定的位点，以达到定点修饰改造染色体上某一基因的目的的一种技术。它克服了随机整合的盲目性和偶然性，是一种理想的修饰、改造生物遗传物质的方法。
首例猪心移植的案例中，研究团队一共敲掉了猪的4个基因，其中3个基因的表达产物，都会引发免疫排斥：没有这些基因，排斥反应可能就会减弱。另外，他们也为猪插入了6个来自人类的基因，这是要避免猪心脏在人体里发生凝血，降低免疫排斥的风险。
还有一个被敲掉的基因，主要负责控制猪和猪体内器官生长。敲掉它，是为了避免心脏长得太大。往人体里移植猪心脏前，科学家已用狒狒做过多次实验，而实验结证明，若不控制猪只的生长，它的心脏可能会大到狒狒胸腔难以盛放的地步。比如，一只1岁的正常公猪体重大约450磅。相比之下，案例中提供心脏的那只基因编辑小猪，体重仅有240磅。
（下转12版）
据美联社等多家媒体报道，1月7日，美国马里兰州的医生首次将基因编辑猪的心脏移植到了人类患者身上。目前患者状况良好，还在观察中以评估移植是否真正成功。
移植，是很多终末期器官衰竭的治疗方法。此前，我们所熟悉的器官移植，通常是同种异体移植：将人类捐献者的器官移植到有需要的人身上。心脏移植从手术技术上来说，基本没有任何难度，手术成功率在95%以上，手术后一年的存活率在94%—95%。但这种做法有个很大的问题：器官短缺。根据世界卫生组织（WHO）的数据，每年全球只有不到10%的器官移植需求能得到满足。在美国，平均每天就有10人因为等不到合适的移植器官而死去；而在我国，有30万人在苦苦等待合适的器官，但每年只有约1.6万个器官能够被成功移植。
正是因为这样巨大的供需不平衡，科学家们将视线转向了动物器官。
但，为何是猪？猪心移植这一医学突破中，科学家又克服了哪些难题？
猪的优势在哪里
众所周知，人类属于灵长类动物，与灵长类其他动物在生理解剖和新陈代谢等方面相似。那为什么不选择移植猴子或狒狒的器官呢？
事实上，从20世纪20年代到90年代，人们一直在尝试使用狒狒等灵长类动物的心脏、肾脏和肝脏进行移植。但灵长类动物世代间隙长，尤其是猩猩和狒狒，长达10年以上，繁殖率低，一胎一仔，饲养成本也较高，很难满足人类器官移植的需求。而且因为是“近亲”，存在于猴组织内的病毒更容易感染人，例如可怕的HIV病毒。此外，多数灵长类动物在国际上属保护动物，不利于临床推广。
基于这些因素，科学家开始将目标放在猪的身上。
猪与人的距离不近不远，刚刚好，猪组织内的病毒不太会感染人类，它绕开了一个在实践中阻碍给人体移植器官的主要障碍。
另外，科学家之所以对猪情有独钟，是因为猪与人类有许多相似之处。小型猪成年体重45千克左右，其肾脏、心脏、胰岛、神经细胞等脏器，与人的相应器官、组织和细胞，在结构和功能上几乎完全一致，从结构和功能上可以替代人源性器官供体。其中，吻合度最高的要数心血管系统，猪心脏的大小和形状都和人类心脏差不多，在主动脉弓、冠状动脉血流、血流动力学、心肌收缩力等结构和生理参数上也与人高度相似。猪跟人类一样会患上动脉硬化，出现心肌梗死的症状也差不多。此外，数十年来，猪一直是标准的整形手术模型，因为猪的皮外伤愈合过程与人类皮肤相似。
人类和猪的另一个相似之处是食谱。肉类和植物都是两者的口粮。兽医学专家迈克尔·斯温德尔说：“猪跟我们一样是真正的杂食动物。正因如此，其消化活动的生理特征和肝脏的代谢过程与人类很像。猪被广泛应用于饮食研究，药物的口服吸收研究也会用到它。”
猪生长周期较短，繁殖率高，基因容易改造，而且可以经过基因修饰提高异种移植的治疗效果。因此，猪逐渐成为公认的比较适合异种器官移植的供体动物，可以为移植病人无限量地提供高质量器官、组织和细胞供体资源。
目前，在医学界，植入人体细胞的猪的心脏瓣膜已用在患者身上。美国有科学家大胆尝试用野生猪的肝脏为肝昏迷的患者过滤肝脏毒素，为他们争取时间，等待肝脏供体。猪皮下的胶原蛋白早已被提炼出来，而猪的韧带肌腱的移植技术已经成熟。
为人类移植器官的，是普通家养猪吗
虽然猪的器官一向是异种器官移植的主要研究目标，但猪细胞表面有一种半乳糖基转移酶，会导致人体免疫系统产生强烈排斥反应。为了减少免疫排斥，避免患者的免疫系统去攻击来自猪的器官，科学家们开发出一种基因敲除猪，专门用来进行异种移植。
所谓基因敲除猪，就是用基因敲除技术，把猪身上容易引起免疫排斥的基因除，再加入一些人的基因。经过这样“基因改造”的猪，就会变成一个适用于人体的、不会产生免疫排斥的“万能供体”，移植的猪器官能够与人体相容并长期存活。
南京医科大学戴一凡教授解释，基因敲除猪又叫“万能猪”。好比O型血的人可以给所有人输血一样，免疫排斥基因被敲除掉的“万能猪”的器官变成“O型”器官，可以移植给任何人而不发生免疫排斥。
基因敲除技术，是20世纪80年代发展起来的，是建立在基因同源重组技术基础以及胚胎干细胞技术基础上的一种新分子生物学技术。所谓胚胎干细胞是从着床前胚胎（孕3—5天）分离出的内细胞团细胞，它具有向各种组织细胞分化的多分化潜能，能在体外培养并保留发育的全能性。在体外进行遗传操作后，将它重新植回小鼠胚胎，它能发育成胚胎的各种组织。而基因同源重组是指当外源DNA片段大且与宿主基因片段同源性强者并互补结合时，结合区的任何部分都有与宿主的相应片段发生交换（即重组）的可能，这种重组称为同源重组。
基因敲除就是通过同源重组将外源基因定点整合入靶细胞基因组上某一确定的位点，以达到定点修饰改造染色体上某一基因的目的的一种技术。它克服了随机整合的盲目性和偶然性，是一种理想的修饰、改造生物遗传物质的方法。
首例猪心移植的案例中，研究团队一共敲掉了猪的4个基因，其中3个基因的表达产物，都会引发免疫排斥：没有这些基因，排斥反应可能就会减弱。另外，他们也为猪插入了6个来自人类的基因，这是要避免猪心脏在人体里发生凝血，降低免疫排斥的风险。
还有一个被敲掉的基因，主要负责控制猪和猪体内器官生长。敲掉它，是为了避免心脏长得太大。往人体里移植猪心脏前，科学家已用狒狒做过多次实验，而实验结证明，若不控制猪只的生长，它的心脏可能会大到狒狒胸腔难以盛放的地步。比如，一只1岁的正常公猪体重大约450磅。相比之下，案例中提供心脏的那只基因编辑小猪，体重仅有240磅。
（下转12版）
