“萬能豬”

沈羨云

“萬能豬”是科學家們培育的一種克隆豬，其體內導致豬器官與人血不相容的豬DNA片段已被敲除，因此它們的器官可以移植到人體中。從理論上說，這種器官移植到人身上不會出現排斥反應，如果能夠實現，將為深受供體短缺困擾的人類器官移植帶來全新的希望。

異體器官移植的迫切性

關于器官移植，目前主要有兩個分支：一個是同種異體器官移植，即接受器官移植的受體和供體是同一種類（例如都是人），但他們具有不完全相同的遺傳基因，在他們之間進行器官或組織的移植；另一個是異種器官移植，是指將動物身體的器官，通過基因技術，移植到人體中，并長期有效存活。現在臨床上進行的器官移植手術絕大多數是同種異體器官移植。這種手術受到供體缺乏的限制，造成許多患者的死亡。這是因為目前等待器官移植患者的數量遠遠大于可供移植器官的數量，很多人往往在等待器官移植的過程中死去。

自從1954年第一例腎移植手術后，器官移植手術已成為器官衰竭者的主要救命手術。但供體的短缺嚴重制約了器官移植技術的開展。人類來源的器官供應處于嚴重的“供不應求”狀態，在中國，這個問題更突出。我國每年有100萬～150萬生命垂危的人亟須器官移植，最終能得到供體接受移植的病人不到1萬人。

在其他國家，這個差距也是很大的。全世界需緊急器官移植手術的患者數量與所捐獻人體器官的數量比為20∶1，這個數字還不包括那些靠藥物維持可以等待但又必須接受器官移植手術的患者，因而供體器官的缺口相當大。

為什么豬是最佳供體對象

一方面供體短缺，另一方面需求量劇增，怎么才能解決這個矛盾呢？開展異種器官移植是世界公認的解決器官短缺的重要途徑。面對這種困境，科學家們自然而然地想到：既然人的器官不好找，能否用其他動物的器官來替代一下？這的確是一個好主意。人們首先想到的供體是與人關系最密切的猴、猩猩和狒狒，這些動物與人一樣屬于靈長類動物，它們的器官結構、生理功能和新陳代謝與人非常相似，應該更適合移植到人體，但實際上存在很多問題。首先，要考慮到移植器官的性能和尺寸。靈長類動物雖然和人類最接近，但大多數成員（例如猴）的體型太小，它們的器官根本無法承擔人體代謝的需要。而猩猩和狒狒等大型類人猿又都是瀕危的稀有動物，是人類保護的動物。同時，靈長類動物的特點是世代間隙長，尤其是猩猩和狒狒，世代間隙長達10年以上，繁殖率低，一胎一仔，飼養成本也較高，很難滿足人類器官移植的需求。最后一點是因為它們與人類是“近親”，存在于它們體內的一些病毒，例如SIV（猴免疫缺陷病毒）、埃博拉病毒很容易傳染給人類，它們的器官移植到人體上發生重組之后甚至會產生更有害的病毒。

既然孫猴子這個“大師兄”指望不上，那就只好煩勞“二師兄”豬八戒犧牲一下了。雖然在分類上，豬是偶蹄目，人是靈長目，相差挺遠，但從體型、食性、代謝水平這些外在指標來看，豬和人類大體接近。豬的一些器官從“性能參數”上看和人類基本處于同一檔次。例如，豬的心臟與人的心臟大小差不多，其管道分布和動力輸出也相類似；人的體溫為36～37℃，豬的體溫也是36～37℃；人的心率為60～100次/分鐘，豬為55～60次/分鐘。

同時，它與人進化距離不遠不近剛剛好，豬組織內的病毒不太會造成人類感染。此外，豬便于定向育種和大規模繁殖，顯然是不錯的潛在移植器官來源。科學家對豬情有獨鐘，到目前為止，在國際上，豬是異種器官移植的最佳選擇對象已成為共識。

一頭豬的器官可廣泛用于人體角膜、皮膚、胰島、關節、肌腱、韌帶、腎臟、心臟、肝臟等器官的移植。在醫學界，植入人體細胞的豬的心臟瓣膜已用在患者身上。美國有科學家已大膽嘗試用野豬的肝臟為肝昏迷的患者過濾肝臟毒素，為他們爭取時間，等待肝臟供體。而豬的韌帶肌腱的移植技術也已經成熟。

需要解決的難題

要培育出用于人體器官移植的“萬能豬”，必須解決以下幾個難題。

1.超急性排斥反應

異體器官移植最大的障礙在哪里？是超急性排斥反應。人類自身的免疫系統猶如一支軍隊，護衛著身體不受外來細菌和病毒的侵略，也清除體內出現的“非己”成分。移植外來器官的同時，會帶來別的身體細胞，自身免疫系統就會將這些“非己”成分視為侵略者，試圖將其消滅，這就是“免疫排斥”。

豬體內有一種簡稱α—GAL基因，是狒狒與人等靈長類動物所沒有的。當豬器官植入人體后，人體的免疫系統會將這種分子認作外來物而發起攻擊，幾分鐘內即可將移植器官摧毀。科學家曾經試驗過很多方法來解決超急性排斥問題，比如在豬器官移植給猴子的實驗中，試圖先去除供體的α-GAL糖分子，或者通過給猴子做血液透析以去掉它們體內的抗體等。但這些做法的持續時間和效果都十分有限。隨著基因技術的發展，解決排斥反應最根本的辦法，就是用某種辦法“敲除”掉豬的α-GAL基因，再導入人的抗排斥反應基因。傳統的基因敲除方式步驟復雜，效率也不夠高。目前，采用的最好基因編輯技術是CRISPR/Cas9技術。簡單說就是讓擁有剪切DNA鏈條能力的Cas9內切酶，在導向RNA片段的指引下對特定位置的基因片段進行精確切割，從而人為制造基因的突變甚至失活，之后還能在空缺處加入新的基因片段，人為編輯修改基因序列。該方法操作簡便快捷，成功率也更高，可以說是整個基因工程界的新銳技術。