英国PPL医疗公司2002年1月2日宣布,该公司的研究人员日前培育出了5只新型转基因克隆猪,它们体内有一个基因被“关闭”了。研究者认为,这是异种器官移植研究领域的又一重要进展,将给器官移植业带来一场革命。或许,通过异种器官移植来挽救人类生命的梦想已不再遥远——

现代医学已经进步到用新的部件替换人体有缺陷部件的时代。有人形容,这就像修理汽车一样,可以拆拆换换。然而,可供移植的人体器官不足,一直是困扰医学界的难题。在世界各地,需要紧急移植器官的病人数目与捐献的人体器官数目的比例大约是20比1。根据自然法则,世界各地的死亡者中大都以老年人和癌症、心脏病患者居多,他们的器官均无法供人体移植用,而寻找年轻健康的器官又十分困难。因此,使得等待移植器官的患者人数不断上升。据估计,目前全球等待移植器官的有数十万人。在美国,等待捐献心、肺、肝、肾等器官的有6.3万人,每16分钟就有1人加入等待名单,每11天就有一名等待者死亡。此外,美国每年还要花300~400亿美元护理那些器官衰竭的病人。在英国,移植器官缺乏的形势也很严峻。仅在2000年一年之内,就有大约15000名英国人接受了器官移植手术。此外,英国还有55000人在等待合适的器官。由于缺乏可供移植的器官,许多急需换肾、肝或心脏的病人得不到及时救治,每年都有数千名病人在等待的过程中死去。

3.1

图为PPL公司培育出的5头转基因克隆猪

随着生物技术的发展,将来人们或许可以在实验室内用人体胚胎干细胞培育出代用的移植器官,但要实现这一点仍有很长的路要走。在这种形势下,解决移植器官短缺的可行方法就是实行异种器官移植,即将一种动物的器官移植到另一种动物体身上。几年来,曾经参与克隆出小羊多利的英国PPL公司,将培育器官移植用克隆猪作为该公司的一项重要研究项目。他们之所以选择猪作为培育目标,主要是因为猪器官在大小、功能上与人体器官较为接近。而且,猪具有繁殖力强的特点,为大量获取移植器官提供了可能。一些分析家认为,在全球性移植器官短缺的情况下,未来全球供人体移植用的猪器官有60亿美元的市场前景。

英国PPL医疗公司2002年1月2日宣布,该公司的研究人员日前培育出了5只新型转基因克隆猪,它们体内有一个基因被“关闭”了。这是异种器官移植研究领域的又一重要进展。PPL公司发布的新闻公报说,这5只小猪是该公司设于美国弗吉尼亚州的子公司的研究人员培育出的,它们都是雌性,出生于2001年12月25日。DNA试验表明,它们体内的两个GT基因(“阿尔法1,3—GAL半乳糖”分子)有一个处于被“关闭”状态。研究人员说,GT基因控制产生一种酶,这种酶使猪细胞表面产生一种糖类物质。当猪器官或细胞被移植给人体时,人类免疫系统能识别这种糖,从而产生强烈的排异反应,把移植的器官或细胞视作外来异物进行攻击。这是目前猪器官不能应用于人体移植手术的主要原因。找到抑制该基因的方法,人们就有可能利用转基因克隆猪大量“生产”适用于移植手术的器官。PPL公司的科学家预期,转基因克隆猪在医学上的第一项应用将是生产制造胰岛素的胰岛细胞,以用于治疗糖尿病,有关临床试验最早可能在4年内开始。

庞大的市场需求,为PPL公司的研究项目注入了强大动力。早在2001年4月11日,PPL公司就宣布,该公司研究人员成功地培育出了5只“转基因克隆猪”。这5只小猪于2001年3月29日诞生在PPL公司在美国弗吉尼亚州布莱克斯堡的分公司里,PPL公司发表的新闻公报说,5只小猪是使用经过基因改造的猪细胞克隆出来的,DNA里含有一个外源标志基因。这些外来基因来自水母,它们为水母体内的发光蛋白编码。但在小猪体内,这些基因没有任何实际用处,只是被研究人员用来证明他们有能力克隆出基因改造过的动物。这是人类首次培育出转基因克隆猪,标志着异种器官移植研究又向前迈进了重要的一步。

PPL的科学家对这几只小猪的降生倍感兴奋。因为克隆猪比克隆羊、克隆牛面临的难度更大。猪是多产动物,其体内必须有数个存活的胚胎才能维持妊娠,而羊和牛只有一胎就行。此外,当初对植入代孕母体的细胞进行超声波扫描时只发现了4个胚胎,而出生时却是5头小猪,这无疑也给了科学家们一份意外的惊喜。为了庆贺这5只小猪的降生,科学家们特意为它们起了别具意义的名字。一个叫米莉埃(Millie),表示新千年;一个叫克利斯塔(Christa),用以纪念1967年进行首例人类心脏移植手术的外科医生克利斯塔 · 段伯纳德;另两个分别叫亚历克西斯(Alexis)和卡雷尔(Carrel),是根据诺贝尔奖得主、器官移植先驱亚历克西斯 · 卡雷尔的名字而起的;最后一个叫道特考姆(Dotcom),使用的是目前火爆全球的因特网域名(.com)。

随着科学技术的进步,克隆羊、克隆鱼、克隆牛、克隆鼠、克隆猴、克隆兔以及克隆猪等克隆动物相继问世,而全球科学家们对这5只新型“转基因克隆猪”的诞生仍然寄予厚望。虽然这5只转基因猪还不适合用于向人类提供移植用器官,但这项新成果进一步表明,利用转基因克隆猪大量“生产”适用于移植的器官是有可能实现的。科学家们希望这“五朵金花”的出现,有助于跨物种动物器官移植,从而最终解决移植用人体器官不足的问题。

培育出具有转基因特征的克隆猪是向异种器官移植迈出的重要一步,但要最终实现猪器官的人体移植,还需要克服许多困难,其中之一也是最重要的就是人体的排斥反应。通常,人体的排斥反应主要是由白血球和抗体对侵入体内的外来物进行攻击造成的。但异种器官移植则不同,当器官植入人体后,在白血球和抗体发生作用前,就会受到人体血液中一种由20多种酶组成的复合物的攻击,几分钟内便可使植入器官的血液凝结,导致缺氧死亡。科学家发现,猪体内的一种“阿尔法1,3—GAL半乳糖”分子,会导致人体免疫系统产生强烈的排异反应。PPL公司的研究人员已经成功地对猪细胞进行改造,使其失去活性,然后再用这种经过修改的细胞进行克隆,这样培育出的新型转基因克隆猪的器官移入人体后,就可避免人体的免疫反应。与此同时,该公司还准备在猪体内加入一种可产生天然蛋白质的基因,以减轻免疫反应的强度,避免移植器官受到伤害。最后需要克服的是人体的长期排斥反应。

在异种器官移植中,这种反应主要是由T细胞的进攻引起的。T细胞有许多种,每一种可识别一种特定的外来入侵者,是人体防御系统的一部分。为了防止T细胞对移植器官进行攻击,PPL公司准备在器官移植前先给患者注入少量经过修改的猪细胞,这些细胞可使负责对移植器官进行攻击的T细胞丧失识别能力,而其他T细胞则不受影响,依然可以保护人体免受感染。PPL公司表示,在未来两年,他们将对这些战略进行进一步检验。如果进展顺利,使用转基因猪器官的移植手术有可能在4~5年内进入临床试验。

对世界首批新型转基因克隆猪的诞生,也有人表示担忧。他们认为,转基因技术的滥用,会带来一系列社会学和伦理学问题,甚至会产生灾难性后果。美国加州丹尼尔 · 沙罗门等人的报告,给人们泼了盆冷水。他们在实验中发现,猪体内普遍存在的“猪内生逆转录酶病毒”能感染人体细胞。沙罗门等人还发现,将猪胰腺细胞移植给免疫功能受到抑制的实验鼠后,该病毒会被激活,使鼠机体多种组织受到感染。人体被该病毒感染后会产生什么样的后果,目前还不得而知。

不同动物体内有不同的微生物群,对一种动物无害的病毒,在另一种动物的身上可能造成严重的危害,这并非没有先例。科学家们担心,人类对猪狗体内各种病毒还了解的太少,将猪器官移植给人存在风险,甚至有可能引发新型大规模传染病。这种担心有可能放慢科学家竞相开发移植用猪器官的步伐。有消息称,PPL公司最近已中止对异种器官移植研究的投资。尽管如此,由于市场前景广阔,仍有不少生物工程和医药公司对有关的科研实验一掷千金,这些资金的支持正有力地推动着异种器官移植的进展。