打破次元壁:干細(xì)胞異種嵌合技術(shù)取得新進(jìn)展,未來有望解決器官移植供體難題

器官移植,放到100年前,一定會(huì)被認(rèn)為是瘋狂科學(xué)家戕害人命的想法。在50年前,也不過是剛實(shí)現(xiàn)不久的尖端技術(shù)。
1954年第一例器官移植手術(shù)由于多種限制,發(fā)生在一對(duì)雙胞胎兄弟間。移植成功的腎臟在另一人體內(nèi)存活了8年,這也是現(xiàn)代器官移植手術(shù)的開端。

1960年代美國人F.O.貝爾澤和G.M.科林斯發(fā)明的降溫灌洗技術(shù)實(shí)行后,器官離開身體后才有在一定時(shí)間內(nèi)維持活性的機(jī)會(huì),為實(shí)施取出和移植手術(shù)留出足夠時(shí)間。
而在免疫抑制劑被發(fā)現(xiàn)后,人類才有辦法在器官移植手術(shù)完成后同時(shí)保證移植器官的存活和受體患者不會(huì)因?yàn)橹踩氘愺w器官發(fā)生劇烈免疫反應(yīng)死亡。
兩種技術(shù)在反復(fù)試驗(yàn)后安全性得到了普遍認(rèn)可,高效抗排異藥物環(huán)孢菌素被發(fā)明后,多個(gè)來源的器官移植到一個(gè)人身上成為可能。
1989年12月3日,美國匹茲堡大學(xué)的1位器官移植專家,經(jīng)過21個(gè)半小時(shí)的努力,成功地為1名患者進(jìn)行了世界首例心臟、肝臟和腎臟多器官移植手術(shù)。
此后器官移植逐漸成為一種可接受的、能顯著延長患者生命的選項(xiàng)。
移植手術(shù)并非完美無缺,尚且不論實(shí)施手術(shù)需要花費(fèi)的金錢,尋找合適供體器官、免疫抑制劑對(duì)受體免疫系統(tǒng)的損傷帶來的術(shù)后感染,宿主抗移植物反應(yīng)和移植物抗宿主反應(yīng)都會(huì)顯著地影響病患的健康甚至生命安全,縮短移植器官的使用期限。
但目前器官移植最大的問題依然是供體器官嚴(yán)重不足。
這一問題甚至催生了大量相關(guān)題材的科幻作品,描述某些利益集團(tuán)為獲取合適且穩(wěn)定的供體器官來源進(jìn)行犯罪的故事。
而這些虛構(gòu)創(chuàng)作的背后是全球每年只有不到10%的器官移植需求能得到滿足。
世界衛(wèi)生組織(WHO)的數(shù)據(jù)揭示了問題的嚴(yán)重性,即便捐贈(zèng)、異種器官移植、類器官、3D打印等手段僅能解決一部分缺口,卻難以有實(shí)質(zhì)性的改善。

在這一困境前,科學(xué)家們不免將部分期望寄托在干細(xì)胞培養(yǎng)領(lǐng)域,希望神奇的干細(xì)胞技術(shù)發(fā)展能盡可能的消除器官供體不足的難題。
人類器官單獨(dú)培育技術(shù)過于困難,依靠干細(xì)胞分化來生產(chǎn)所需要的器官似乎還是遙遠(yuǎn)未來的事。
一種被稱為異種嵌合(interspecies chimeras)的技術(shù)就在此時(shí)引起了關(guān)注。
干細(xì)胞擁有多潛能的分化能力,可以在不同環(huán)境下,受不同化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo),分化增殖為不同類型的細(xì)胞、組織以至于器官。
而異種嵌合技術(shù),可以將取自A生物的干細(xì)胞在B生物胚胎內(nèi)培育,然后讓分化培育完成的組織或器官在B生物體內(nèi)發(fā)揮作用。
這一技術(shù)能顯著降低甚至消除移植導(dǎo)致的排異反應(yīng),讓受體生物可以不必面對(duì)服用免疫抑制藥物到來的副作用。

2010年東京大學(xué)中內(nèi)啟光(Hiromitsu Nakauchi)團(tuán)隊(duì)在《Cell》發(fā)表研究成果:
通過異種嵌合體技術(shù),將大鼠的多能干細(xì)胞注射到不能形成胰腺的小鼠囊胚中,移植回代孕母鼠體內(nèi),產(chǎn)生了具有健康胰腺的小鼠。
但是該胰腺只有小鼠胰腺大小,分離出的胰島數(shù)量太少而不能用于治療糖尿病大鼠模型。
隨后2017年該團(tuán)隊(duì)在《Nature》公布了研究成果,實(shí)現(xiàn)了在大鼠體內(nèi)產(chǎn)生了完全來自于糖尿病小鼠多能干細(xì)胞的自體胰腺,分離出能正常分泌胰島素的胰島組織,并移植到患糖尿病的小鼠體內(nèi)后,成功控制了小鼠的血糖水平。
這些研究成果令大家感到興奮,異種嵌合體技術(shù)為器官的異種來源帶了曙光。

經(jīng)過數(shù)十年的技術(shù)研究,目前異種嵌合技術(shù)已經(jīng)在治療糖尿病小鼠的實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出效果,少量移植到大鼠胚胎中的小鼠干細(xì)胞能夠在發(fā)育、移植后在小鼠體內(nèi)控制其血糖水平。
這也意味著可長成器官的,低免疫反應(yīng)的移植組織的成功已經(jīng)近在眼前。
一旦實(shí)驗(yàn)在人體臨床試驗(yàn)上獲得成功,那將是千萬糖尿病乃至其他器官移植需求患者的福音。瀕臨滅絕的動(dòng)物也有機(jī)會(huì)借助這一技術(shù)擺脫滅絕的危境。

技術(shù)的進(jìn)步常常伴隨著道德的陰影。
異種嵌合技術(shù)雖然顯露出巨大的前景,但對(duì)人類社會(huì)來說,無論是使用其他動(dòng)物胚胎培育人體組織器官還是使用人類受精卵胚胎生產(chǎn)需要的器官組織,科學(xué)倫理方面的壓力和可能面對(duì)的道德質(zhì)疑都是無法回避的,這也需要科學(xué)界、立法機(jī)構(gòu)和民眾一起找到解決之道。

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