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基因工程能解决异种器官移植的重重难题吗?

赛先生  · 公众号  · 科学  · 2017-03-08 07:36

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经过这么一轮考核,免疫细胞们的政治觉悟就上去了,一直忠实履行着它们的职责,对于碰到的一切都要检查一下:看到细胞表面的蛋白质都见过,即熟面孔,便会放行,要是遇到没见过的蛋白质,是生面孔,多半不是外来病原体就是自家细胞中出的叛徒,统统干掉,没有二话。

所以,科学家要想把动物器官安到人身上,首先无外乎要做两件事:一是尽量让免疫系统别那么恪尽职守,在关键时刻可以网开一面;二是设法让动物的器官和细胞在人类免疫系统眼中显得比较像自己人。

其中第一件事还算好办,各种免疫抑制猛药轮番上阵,多少总能压下来。但第二件可就是十足的麻烦事了。就像是要把人整容成面貌迥异的另一个人,一步到位显然不太可能,只能分几个步骤,慢慢来。首先,得挑差异最大的点入手,好比说,我们平时见的自己人都是黑眼睛黑头发黄皮肤的东亚脸,突然来了个金发碧眼的老外,那再怎么脸盲也知道不是自家的呀。同样,细胞表面也有那么一些蛋白质在免疫系统眼中有着极为显著的辨识特征,必须是首先开刀的对象。

以现代的遗传工程以及基因编辑技术来说,修改若干个蛋白堪称毫无难度。但在这事上却犯了难,为啥?因为作为供体的猪好搞,作为受体的人却是万万没法提供的。现在毕竟不是以前那个随便拿人做实验的年代,如果不知道这个器官安不安全,伦理上就不能将其移植给人,但不移植,又没法知道器官是否安全……这完全是第二十二条军规嘛。

所以,虽然科学家自上世纪九十年代开始就已经有相关研究,甚至连设计用来提供器官的基因修饰猪也做了不少,但这一切终究都是纸上谈兵。一些科学家试图曲线救国,比如说将这些猪的细胞提取出来,和人类的免疫细胞养在一块,看看人类免疫细胞会不会攻击之 [2] 。不过,这类实验毕竟缺乏说服力,免疫细胞不攻击的原因有无数种,通过体外实验得到的结果,总是无法彻底排除其他可能性。

万般无奈之下,在本世纪初,科学家们只得采用一种退而求其次的动物实验——用狒狒代替人类作为器官受体。

狒狒(图片来源:维基百科)


2005年,有一些科学家设法去除了猪细胞表面一个非常重要的免疫识别蛋白,并以这样的猪作为器官供体,同时让几只免疫系统被药物抑制的狒狒作为受体,尝试了人类史上第一次借助于遗传工程的异种心脏移植 [3]

结果,这些心脏在自己新主人体内平均存活92天,命最硬的活了179天。

同年,另一批科学家则在猪细胞表面人为添加了一种属于人类的免疫识别蛋白 [4] ,但是这种猪的心脏也没好到哪去,移植到免疫抑制的狒狒体内后平均存活96天,最高纪录137天。

科学家们没有死心。五年后,又有一批科学家结合了上面两种思路,去除一种猪免疫识别蛋白的同时也加入一种人免疫识别蛋白,并将这种基因修饰猪的肾脏移植给免疫抑制的狒狒 [5]。 但是,结果非常惨烈,仅仅过了十几天,不仅这些肾脏都没活下来,连作为受体的狒狒也死得一个不剩。

屡败屡战,两年后又有科学家试了一次,而且这一次还用上更猛的手法几乎摧毁了狒狒全部的免疫力 [6] ,但是奇迹依旧没有发生。移植的猪心脏平均存活了94天,唯一还算欣慰的是,狒狒全都没死,而且器官存活的最高纪录也刷新到了236天。

这类实验在之后又尝试了几次,不过从结果来说全是单曲循环。十几年来,科学家的成绩一直在原地踏步。

不过,这也不能全怪科学家,因为异种器官移植实在是太难了。就目前所知,与免疫排斥相关的识别蛋白,单是被认为最关键的就有四五个,而不那么关键但也不容忽视的更是恒河沙数,靠遗传工程技术对个别蛋白的修修改改基本属于杯水车薪。


关卡 二:人畜共患病


免疫排斥这一关已经如此艰难,但异种器官移植所面对的困难还远不止这一项。注意,上面所列的数据还只是器官“存活”的时间,至于这些器官有没有发挥功能,那甚至还不属于科学家开始考虑的问题。那么,科学家还有注意些什么别的问题吗?有,人畜共患病。







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