嘿,我把我的心脏养在猪的身体里了

Nov05

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嘿,我把我的心脏养在猪的身体里了

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根据美国国家器官共享联结网(UNOS)统计,现今超过 10 万的人正在器官移植的等待名单上,然而,每年仅有不到 1/10 的捐赠者。试着想像一下,假如身边的亲友急需进行肝脏移植手术,而在迫切等待的某一刻,接获医院的来电通知顺利取得捐赠器官–来自一头猪!

对于大多数等待移植器官的病人来说,恶化的病情或许不是最糟的,折磨人的是无定数的等待。科学家们想到了一种解决器官短缺的问题 – 异种移植,即是从动物身上取得的健康组织或器官移植到病患体内。然而,这个方法有三大难题:正常生理功能的运作、捐赠体内的病毒传播以及人体免疫排斥反应。

早期异种移植实验 「半兽人」不是神话

这个想法并非是天方夜谭!早在 1905 年,一位法国医生 Princeteau 进行了世界第一例异种器官移植手术,将兔肾直入肾衰竭的儿童体内,手术成功,却在数周后病人由于斥异反应而死于感染;但却也为科学界开启了异种移植的篇章。数十年来的结果,人们发现异体移殖最大的障碍便是受体的免疫排斥。今年年初,美国科学家 Mohuiddin 宣布:她的团队成功将一颗猪心移植至狒狒体内存活 2 年之久,关键在于修改猪的基因,让狒狒的免疫系统对移植到他体内的猪心「视如己出」。

与其改变猪的基因,让猪拥有人类的基因使器官更相融,不如让猪产生「人类的器官」?听起来像是耳熟的科幻定影的草本?电影「猩球崛起」描述人类为了使用基因工程破解阿兹海默症(Alzheimer’s disease),而导致试验猿类有部分倾人化的突变而产生高智慧反抗意识,酿成一场灾难;然而,今日的现实生活中,其实已经有科学家把人类的干细胞植入动物的胚胎内,再让母体怀出「半兽人」!

美国加州大学戴维斯分校的生物生殖学家 Pablo Ross 以及史丹佛大学的干细胞学家 Hiromitsu Nakauchi 分别利用猪与羊的胚胎与人的细胞嵌合,形成嵌合体(Chimera)。Chimera 其实是希拉神话中的狮头羊身蛇尾的混种生物,如果此计划可行,想像一下未来的世界会有各种的 Chimera 的农场,不是为了食用目的,而是为了供给人类器官,产生了一个全新的市场供给产业。

CRISPR 锁定目标器官 精确度与成本因素不是问题

专家先利用 CRISPR 基因剪辑术,除去受精猪胚胎 DNA 中的目标器官基因,再将注入人类的诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cell, iPSC),希望这些干细胞将会趋向分化为目标器官的细胞组织。Pablo 教授指出,猪胚胎若发育成个体,外观与一般猪无异,仅目标器官为可作为移植的人类器官,并非意于制造「半兽人」。然而,此项研究尚于初使阶段,加州大学伦理审查委员会下令胚胎发育至中期以前需终止培养,避免发生成兽拥有类似人类的脑或是人工高智慧生命的形成,不过中期胚胎足以观察目标器官的发育情况以及基因形态。原本任教于日本东京大学的 Nakauchi 因为日本政府对于人兽胚胎的严格管控,于 2013 年被史丹佛大学迎聘,并且以自己的 iPSC 注射进羊的胚胎,他相信未来的某一天,病患可以不再需要等待他人的器官捐赠,而是等待自己细胞所制造的器官成熟。

CRISPR 的发展除了升级了传统基因修改的效率,使得多项基因的敲除与插入变得简单与高效率,帮助供体动物移除标靶器官基因之外,或许还能敲除供体动物基因组中有害的病毒基因,直接掌握了异体移植的两项困难。至于经费方面,过去实验的猪只常为克隆猪;CRISPR 技术的效率将可降低供体猪的培育费用,使得这系列实验的可能性与速度大幅提升。

生命的价值不该有目的性 引发道德伦理争议

不过,相关实验也引发了不少争议。iPSC 是一种俱多种分化潜能的细胞,其最大的好处就是它的来源是取得方便的人类皮肤细胞,再经诱发回原始的干细胞状态,而干细胞可以进而被诱导分化成近乎各种目标细胞,这项技术的产生被誉为个人化再生医学的开端。因此,要如何精准控制 iPSC 在兽体胚胎内的分化确实是一项挑战,有人担心人类干细胞会影响供体兽胚胎的脑部发育,甚至发展出类人的脑神经系统;此外,动物保护组织也质疑这类实验违反生命权,没有生命是为了延续其他生命而诞生的。

电影「姊姊的守护者」中,父母为了拯救罹患急性骨髓性白血病(Acute myeloid leukemia,AML)的女儿而「制造」了「救命宝宝」,让基因配对产生小女儿可以随时提供姊姊的血液及骨髓。有朝一日,人们是否可能培育出个人化的农场动物或是宠物,完美地提供饲主意料外的器官需求;不过,这将会改变我们与这些动物之间的关系,也可能改写人们对于一个完整「人类」的定义,这些都值得我们好好地省思。

参考文献 1. Delia A. S. & Pablo J. R., Pluripotent stem cells and livestock geic engineering (2016) Transgenic Research 25:3:289-306 2. Huamn-Animal Chimeras are gestating on US research farms, MIT Technology Review, January 6, 2016 3. Human ans grown in pigs: Scientists let hybrid embryos develop in lab for 28 days in bid to solve transplant shortage, Daily Mail news, June 06, 2016 4. Long-lived pig-to-primate heart transplants, NIH Research Matters, April 19, 2016

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