Bio Rxiv:科学家利用“基因剪刀”CRISPR技术创造了新一代的基因猪

来源:医生在线 时间:2019/12/27 13:56 阅读:642
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  如果猪可以将器官捐献给人类,那么每年将有多少器官衰竭患者因此获救?据《科学》网站报道,12月19日发表于Bio Rxiv一项研究指出,科学家利用“基因剪刀”CRISPR技术创造了新一代的基因猪,称它的体内组织已经具备安全移植到人类体内所需特征。
  基因猪由此项异种移植研究课题的带头人,遗传学家杨璐菡博士与哈佛大学遗传学家GeorgeChurch博士研究室合作生产。目前,研究人员已测试将猪器官移植到非人的灵长类动物身上,这是通往人类试验的关键一步。

  当然,这项工作的竞争对手也有不少,有多个学术和商业研究团体也在竞相致力于尝试将猪心脏、肾脏和肝脏应用于人类器官移植的测试中,也有报道称可使用3D打印器官做器官移植试验。


Bio Rxiv:科学家利用“基因剪刀”CRISPR技术创造了新一代的基因猪


  将猪的心脏跨物种移植到人类等灵长类动物身上,即异种移植,需要克服多重困难。猪体内会产生特定抗原,引发人体免疫系统排斥反应。它们的组织与人的血液相互作用时,也会导致凝血异常和出血。同时,猪的基因组中散布着一些病毒DNA序列,可能是很久以前感染的,这些病毒会将基因植入它们的染色体,这些被称为猪内源性逆转录病毒的序列(PERV),可以产生潜在的传染性病毒颗粒,但这种颗粒对人类的危害尚不清楚。因此,想要做器官移植,猪的基因组必须重新设计,这样它的器官才能与新的宿主身体“和谐”相处。
  “基因剪刀”CRISPR技术可用于解决这项问题。2017年,Church和杨璐菡团队报告称他们已经制造了PERV序列失活的健康猪,这是一项重要的安全措施,也就是“基因猪1.0”。接下来,该团队将“剔除PERV动作”与一系列防止免疫排斥的改变结合起来,创造了13个基因修饰的纪录:
  他们剔除了猪耳细胞中的三个编码酶基因,这些酶会导致猪细胞中发生免疫反应。他们还插入了六个抑制人类免疫反应的基因,以及三个有助于调节血液凝固的基因。研究人员随后将这些编辑过的细胞核(含有编辑DNA)放入收集的猪的卵细胞中。这些卵子发育成胚胎植入代孕的母猪体内,生育出“基因猪2.0”。
  由此制造的基因猪的细胞再进行另一轮编辑剔除PERV序列,再把其DNA序列植入另一组卵细胞,生育具有所有编辑内容的“基因猪3.0”。尽管竞争对手公司的Revivicor并不认为PERV序列是一个威胁,美国FDA也没有明确表示做人体试验剔除PERV序列的必需性。但杨璐菡团队认为,剔除PERV序列带来了积极的结果反馈,他们仍将致力于这个研究方向,并在下一步的探索中将这一套步骤简化至一代内完成。
  研究指出,3.0的基因猪看上去很健康并有生育能力,器官功能正常。实验室细胞培养初步测试表明,它们的器官与未做修饰的猪相比更难发生免疫排斥,细胞与某些人类抗体结合的趋势降低了90%。经修饰的细胞在与人类免疫细胞相互作用中生存得更好。
  较关键的一项进展是,该团队已将高度编辑过的猪器官移植到猴子身上,评估它们的安全性和寿命。团队还将在2020年继续将研究焦点放在临床前研究上,预计在五年之内可用于人类测试。
  目前,人类对器官移植的需求十分巨大,鉴于异种移植领域势头强劲且不可避免,猪器官在人类当中的移植测试即将成为现实。由猪和牛的主动脉瓣制作的人工心脏瓣膜已用于临床治疗,那么还有多久,猪的心脏、肝脏和肾脏可以成功在人类体内发挥作用呢?

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