科學家在實驗室成功培育出人豬「嵌合體」,或有助於器官移植
等候器官移植的病患數目與日俱增,但礙於捐贈來源有限,供需之間的缺口愈來愈大,人類還有其他辦法嗎?
1月26日刊發於學術期刊《細胞》(Cell)的論文顯示,美國索爾克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies,下稱 SIBS)結合基因編輯技術,將人類幹細胞(Stem Cell)注入體外培育的豬早期胚胎,再將混合胚胎植入代孕母豬子宮內,其後部分胚胎存活時間達3週以上,並成功生成含有人類細胞的器官與組織——心臟、肝臟、神經元(Neuron)等之前體。
我們的最終目標是培育出具備功能性,並且可移植的器官與組織。雖然目前還相距甚遠,但這已是重大的進步。
雖然之前已有科學家在老鼠身上做過類似嘗試,但這是首次在豬胚胎中成功培育人獸「嵌合體」(Chimera)。因為豬的器官尺寸、生理與解剖結構與人類更為相似,這或許為藉助大型動物培育可移植「人體器官」帶來突破。
人豬「合作」的成果
這一研究長達4年,共有包括養豬場農民在內的40多人參與並作出貢獻。「我們一開始低估了課題的複雜性,」SIBS 基因表達實驗室教授 Juan Carlos Izpisua Belmonte 說,「這是一段漫長的旅程。」
由於豬的妊娠期大約只有人類的三分之一(不到4個月),因此研究人員需要選擇恰當的時機,將人類幹細胞注入體外培育的豬早期胚胎,以匹配豬的發育階段,但這一過程歷經挫折。「就像你駕車駛入高速公路後,如果仍以平常速度行駛,你會發生意外。」Izpisua Belmonte 解釋道。
人類幹細胞如能在豬的早期胚胎中存活,人豬混合胚胎即被成功創建。研究團隊最終獲得2075個可用混合胚胎,並將其植入41頭代孕成年母豬子宮內(每頭被注入30至50個),但只有186個「倖存」胚胎持續發育了21至28天。雖然成功率很低,但一些胚胎顯示其中的人類細胞開始專門化,並且已發育成各種類型組織的前體。
培育人獸嵌合體的實驗是富於爭議的,因為理論上此類實驗可能會創造出具備人類特質,甚至是擁有「人類大腦」的特殊動物,從而引發倫理混亂。故此研究團隊讓混合胚胎在母豬子宮內持續發育21至28天後,終止了培育過程並將其取出分析,以評估該技術的安全性和有效性。Izpisua Belmonte 表示:「這已經足夠長了,我們既能藉此嘗試了解人類細胞與豬細胞如何混合在一起,又不會導致倫理爭議。」
而 SIBS 基因表達實驗室研究員、論文第一作者 Jun Wu 指出,此次實驗培育的混合胚胎中,不包含會發育成腦部的細胞,只存有可發育成肌肉與其他器官的細胞。並且聲稱,他們下一步努力的方向,是找到引導人類細胞在豬體內形成特定「人體器官」的方法,進而未來可以嘗試將有需求患者的幹細胞注入豬胚胎,培育出排斥性最低的可移植器官。
雖然皮尤研究中心(Pew Research Center)調查顯示,美國民眾對生物醫學技術持警惕態度,但2016年夏天美國國立衛生研究院(NIH)曾表示,它計劃解除「暫停用聯邦政府撥款資助嵌合體研究」的限制,只要它們通過額外的倫理審查即可。支持者認為,除了可用於器官移植以外,人與動物的嵌合體能以更好的方式推動對人類早期胚胎發育的研究,並能成為新研發藥物的毒性測試平台,將有助於各類疾病的預防與治療。
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