杨璐菡团队带来小猪3.0，迄今最适合人体器官移植的基因编辑猪问世

▎学术经纬/报道  

日前，由杨璐菡博士联合创立的生物科技公司启函生物与其美国的合作者eGenesis公司报告，十几头经过CRISPR基因编辑的小猪3.0成功问世，它们是迄今为止基因编辑数量最多的动物。根据研究人员对细胞的各种测试，这些小猪的器官组织特征可以满足安全、成功移植到人类体内的要求。尽管还没有发表同行评议的论文，但这一进展迅速获得了《科学》网站的介绍，它们被认为可能是目前适合捐献器官给人体的猪当中“全世界最好的候选者”。

▲这一成果目前通过bioRxiv发表了论文预印本

异种移植解决器官短缺危机

在eGenesis公司的网页上，列举着一系列展现器官移植供体短缺的数字。在美国，有超过11万人在等待器官移植来挽救他们的生命，每10分钟就会添加一名新的患者。每天，约有20名患者因为等不到合适的移植器官而去世。在中国，每年有30万适合器官移植方式治疗的患者，但是仅有1万多人能够得到器官移植的救治。

一些科学家正在努力弥补人类器官的短缺，异种移植是人们寄予厚望的方法之一。所谓异种移植，指的是利用其他物种的器官来取代人体器官。猪的心脏、肾、肝等器官在大小上与人体器官相似，组织学、生理学等特征也相近，因此很多科学家认为猪是最适合提供异种器官的动物。

图片来源：Pixabay

然而，要移植猪的器官，至少需要解决两个重要的阻碍。一方面，人体的免疫系统会对其他器官产生排斥，人体血液与猪的组织相互作用会引起异常的凝血和出血。另一方面，猪的基因组里含有病毒的DNA序列，它们被称为猪内源性逆转录病毒（PERVs），会产生潜在的传染性病毒颗粒，对人体健康有风险。

从1.0到3.0

杨璐菡博士与美国哈佛大学的著名遗传学家George Church教授联合创立的eGenesis公司和启函生物，就致力于解决上述问题，开发与人类相容的器官、组织和细胞。借助于先进的CRISPR基因编辑技术，他们对猪的基因组进行编辑。

2017年他们完成了第一步：培育出内源病毒序列失活的小猪1.0，也就意味着解决安全隐患。这一研究产生的小猪“莱卡”荣登《科学》杂志封面。

图片来源：《科学》，Photo: K. Fan/eGenesis

接下来，这支研究团队继续改造基因，开始解决免疫排斥的问题。2018年，攻坚这一问题的小猪2.0诞生。

此次新研究中，他们首次把PERV敲除与其他一系列变化结合，同时解决两大问题。具体来说，他们在猪的体细胞中移除了3个基因，这3个基因编码的酶有助于引发免疫反应。同时，他们植入了9个基因，其中6个为抑制人体免疫反应的基因，3个调节凝血的基因。

随后，研究人员采用克隆技术，从这些DNA经过编辑的细胞中取出细胞核，放入卵细胞中，由代孕母猪产出小猪。此后，对这些小猪的细胞进行下一轮基因编辑操作，删除PERV序列，再次通过克隆，产生新一代的小猪3.0。

体外培养细胞的实验结果显示，这些基因编辑小猪的细胞比起普通的猪来说，更不容易产生免疫排斥反应。经过基因修饰的猪细胞与一些人类抗体的结合降低了90%。

▲eGenesis的联合创始人兼首席科学官杨璐菡博士（图片来源：eGenesis官网）

“我们相信，这是可以被进一步设计从而为人类移植提供安全有效器官的第一个临床原型。”杨璐菡博士表示。

离目标更近一步

截至目前，经过漫长过程创造出来的小猪3.0共诞生了12只。论文报告说，这些小猪看起来很健康，生育能力强，器官功能正常。如果它们能够将经CRISPR编辑的基因组可靠地传给下代，那么后续就可以用更快、更方便的育种方式，培育出更多可供器官移植的小猪。

据《科学》的新闻报道介绍，这支研究团队已经开始将猪的器官移植到非人灵长类动物身上，这是通往人类试验的重要一步。

《科学》援引了密西根大学器官移植免疫学家Marilia Cascalho博士的话说：“器官需求非常之大，我认为这（异种移植）将成为现实。” 

我们期待看到更多的数据，更期待早日看到科学家们的目标实现——努力创造一个再没有器官短缺的世界。

参考资料

[1] Eyeing organs for human transplants, companies unveil the most extensively gene-edited pigs yet. Retrieved Dec. 23, 2019, from https://www.sciencemag.org/news/2019/12/eyeing-organs-human-transplants-companies-unveil-most-extensively-gene-edited-pigs-yet

[2] Creating Pig3.0, the world’s most CRISPR’d animal, raises hopes of transplantable organs. Retrieved Dec. 23, 2019, from https://www.statnews.com/2019/12/20/worlds-most-crispred-pig-raises-hopes-of-transplantable-organs/

[3] 解决器官短缺危机就靠它们了？Retrieved Dec. 23, 2019, from https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwMDA5NTIxNQ==&mid=2649988531&idx=1&sn=41a3edbec2895244484a7c822754d45b

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