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猪是如何成为异种器官移植的最佳选择对象的?

2016-9-28 作者:佚名   来源:生物谷 我要评论0

2015年1月1日,中国全面停止使用死囚器官作为供体来源,虽然自愿捐献的人数在逐渐增加,但由于需求缺口过大,供体来源仍旧非常紧张。就肾脏来说,每年需求有30万人,但实际匹配的人仅有5500人,肝脏实际需求30万,移植成功2000例,角膜每年需求400万,但获得移植仅有5000人,约有90%的病人在等待中死亡。

如何能够开拓更多的安全供体来源?异种器官移植成为重要的新课题。

2016年深圳国际BT领袖峰会上,专业论坛(五)异种器官移植"卷土重来"上,荷兰SchuBiomed咨询公司常务董事Hendrik Jan Schuurman,美国匹兹堡大学斯达泽尔器官移植研究所副教授,江苏省异种移植重点实验室戴一凡主任,吉林大学畜牧兽医学院赖学良院长,陕西艾尔肤企业集团副张光晟总裁等嘉宾与我们分享了异种器官移植的最新进展情况。

克隆对象的选择

异种器官移植的移植对象,为什么不选用与人类亲缘关系较近,生理解剖和新陈代谢相似的灵长类,反而选择猪呢?

首先,猴子或者狒狒等灵长类动物和人类是"近亲",病毒传染的风险较大,比如HIV病毒,而猪与人的在进化树上的距离更远,猪体内的逆转录病毒传递给人较低,也更安全。其次,灵长类动物多属于保护动物,时代间隙较长,繁殖率低,一胎一仔,饲养成本高,而猪生长周期短,投资少 经济,更利于商品化。然后,猪的心脏大小与人相似,管道分布和动力输出类似,血型抗原与人类也相近。最后,关于猪的研究较为成熟,已有成功案例,比如猪胰岛素

综上所述,猪是异种器官移植的最佳选择对象在国际上已成为共识。

排斥反应的挑战

江苏省异种移植重点实验室主任戴教授表示:"猪有很强的排斥反应,包括急性和慢性。急性是α糖分子引起的,一旦抗体看到糖分子抗原以后,几分钟就把内壁细胞破坏掉了。为了解决这个问题,我们在2000年克隆了猪,这样才可以做敲除猪。"2002年,戴教授团队的α的敲除猪荣获了美国《Discover》杂志2002年100项重大科学新闻的第36名。

为了解决急性排斥反应问题,实验室花了十几年时间,做了大量的工作,现在已经基本了解了有哪些主要的问题和解决方法,戴教授表示,除了糖分子抗原外,还有MHC抗原、补体、抗凝血、抗NK细胞、抗凋亡等一系列基因,这些都可以作为候选。

戴教授表示,如果能把免疫反应降低,产品的寿命也会相应延长。举个例子,心脏瓣膜的寿命一般在7-10年,但它的使用年限和患者的年龄成反比,因为年轻人的免疫系统较强,对瓣膜有排斥反应,而60岁以上的人一般可以维持10年以上。

前段时间,猪心脏在狒狒体内存活达945天的一则新闻引发了大家的热议,"这是过去十几年几个团队合作各种努力的结果。"戴教授说。这也可以看作是异种器官移植发展进程中的一次重大突破,使人类离拓宽新器官来源的目标又进了一步。

免疫缺陷性猪

赖学良院长则在大会上分享了人猪杂交肝的实验的思路。赖院长介绍说,在肝脏里转移自杀基因后,在猪肝脏细胞死亡之前把人的干细胞转移进去,理想情况下猪可以长出人的肝脏。实验做成功了,因此有一家美国公司投资了500万美金,想将这个实验技术投入实际生产,但最后却失败了,"因为他们打入肝细胞都是在胚胎上,容易导致猪流产。"赖院长分析道。

小鼠和人的免疫相似性只有10%,而猪和人的免疫相似性达到80%,"我们就想把猪的免疫系统T细胞、B细胞等等干掉,用人的,这样就可以对人有所贡献。"赖院长说,从这个思路出发,赖院长回国后继续做免疫缺陷性猪方面的研究--RAG1/2基因敲除猪。

实验结果也正如赖院长预料的方向发展,由于控制T细胞、B细胞的基因被敲除了,猪的胸腺和脾脏发育不良,实际检测时也未发现T细胞、B细胞。但同时,也正因为没有基本的免疫细胞,存活的猪没有抵抗力,在断奶之后就死亡了,唯有像小鼠一样,关进关进无菌环境才能活下来。赖院长说,这个问题可以依靠中国农大和中科院昆明动物所等联合申报的猪表型与遗传研究设施来解决。

结语:

猪本身就可以作为很多非活性组织的来源,比如皮肤、骨骼等等,在医疗界很多产品已经用于临床。随着对异种器官研究的不断深入透彻,我们期待器官移植能够早日进入临床,造福人类。

猪表型与遗传研究设施:拟建于河北省涿州市中国农业大学农业科技园的猪表型与遗传研究设施是国家重大科技基础设施之一,目的是为探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革提供极限研究手段的大型复杂科学研究系统,是突破技术前沿、解决经济社会发展和国家安全重大科技问题的物质技术基础。与猪表型与遗传研究设施一起筹建的还有灵长类动物表型与遗传研究设施(简称猴设施,拟建于云南省昆明市中国科学院昆明动物研究所花红洞园区),项目建设总投资116530万元,其中:猪设施建设总投资78790万元,猴设施建设总投资37740万元。项目建设周期约5年。




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