嵌合體——科技中的逆天科技!

如今,越來(lái)越多的中國(guó)科技正在改變我們的生活,比如天宮圓夢(mèng)、北斗組網(wǎng)、5G暢通、逐夢(mèng)人造太陽(yáng)等等。那么,在你的印象中,哪個(gè)是最為逆天的科技呢?
今天就來(lái)給大家說(shuō)一個(gè)有點(diǎn)逆天的科技:嵌合體。
沒(méi)錯(cuò),就是你想象的那種,嵌合體,chimaera,也就是奇美拉,是一種古希臘神話傳說(shuō)中的怪獸,它擁有獅子的頭,山羊的身軀,和一條蟒蛇組成的尾巴。
當(dāng)然,中外文化中都有這種說(shuō)法,比如我們傳說(shuō)中人首蛇身的伏羲和女媧,也是類似。

而如今,科學(xué)家們也在人工的合成這種怪獸,當(dāng)然,這種合成,目前不是為了戰(zhàn)爭(zhēng),而是治病救人。

01,蝦仁豬心

人類的死亡,不少情況是某個(gè)器官出問(wèn)題從而導(dǎo)致全身死亡(否則就不會(huì)有器官捐獻(xiàn)了)。因此,如果能夠解決器官來(lái)源問(wèn)題,很多人可以活更長(zhǎng)的的時(shí)間。典型的就是腎移植來(lái)治療尿毒癥。
不過(guò),器官,是個(gè)問(wèn)題。于是,科學(xué)家們想到了異種器官移植,也就是,從其他動(dòng)物來(lái)找個(gè)器官移植給人類。
最常見的是豬。而且,目前也的確取得了不小的進(jìn)展,比如年初,國(guó)外科學(xué)家給人移植了豬心臟,竟然活了2個(gè)月,這是一個(gè)史詩(shī)級(jí)的突破。
但是,對(duì)于這種器官移植,目前依然存在一些問(wèn)題。比如,最典型的是免疫排斥問(wèn)題。
無(wú)論如何修飾,這個(gè)器官都是豬的器官,那么你就始終會(huì)面臨一個(gè)問(wèn)題,免疫排斥。人類連自己物種的器官移植都排斥,更別提跨物種了。所以移植器官后,需要一直吃免疫排斥藥物,即便如此,也會(huì)導(dǎo)致很難扛得住。
其次,不少人對(duì)這種來(lái)自豬的器官接受程度,還是很低,甚至還有一些群體是強(qiáng)烈反對(duì)豬的,雖然豬是目前公認(rèn)的器官移植top1.

02,借雞生蛋

面對(duì)排斥反應(yīng)和人們的接受程度問(wèn)題,怎么辦?能不能直接生產(chǎn)人類器官呢?
胚胎是個(gè)好想法,但是這條路目前是“此路不通”。因?yàn)?,胚胎發(fā)育到器官,事實(shí)上已經(jīng)是一個(gè)相對(duì)完整的人了,取器官那就是殺人,所以,這條路是直接被全人類抵制的。
可能有人會(huì)想,能不能體外定向誘導(dǎo)讓干細(xì)胞發(fā)育成器官呢?理論上可以,但是現(xiàn)實(shí)中,不可行,你體外誘導(dǎo)細(xì)胞朝著心臟發(fā)育,是可以長(zhǎng)出一堆心肌細(xì)胞來(lái)。但是,它們是一坨肉,而不是一顆心臟。更別提,那些細(xì)微的神經(jīng)和血管,人類目前根本無(wú)法實(shí)現(xiàn),所以這團(tuán)肉長(zhǎng)著長(zhǎng)著就內(nèi)部腐爛了。
所以,生命的奇跡,真是讓人無(wú)時(shí)無(wú)刻不慨嘆。
于是,有人提出了新思路,能不能“借雞生蛋”呢?就是,讓動(dòng)物體內(nèi),長(zhǎng)出個(gè)人器官呢?
這就是“嵌合體”的思路。

03,“嵌合體”初長(zhǎng)成

2010年,這項(xiàng)技術(shù)初次登臺(tái),中內(nèi)啟光用囊胚互補(bǔ)技術(shù),也就是在該動(dòng)物囊胚期時(shí)將其他物種的iPSC混入到這個(gè)囊胚中,使其實(shí)現(xiàn)嵌合,最后該動(dòng)物體內(nèi)長(zhǎng)出其他動(dòng)物的器官。用這種辦法,首次實(shí)現(xiàn)了在白鼠體內(nèi)培育出田鼠的胰臟。

具體地說(shuō),中內(nèi)首先通過(guò)基因操作的辦法敲除掉小鼠的胰臟,然后從這種小鼠體內(nèi)提取受精卵進(jìn)行培養(yǎng),并將大鼠的干細(xì)胞注入到其中。接下來(lái),小鼠的受精卵和大鼠的干細(xì)胞一起共同發(fā)育,彼此互相混合。最后長(zhǎng)出一個(gè)胰臟完全來(lái)自于大鼠細(xì)胞的小鼠。

這項(xiàng)研究可以說(shuō)開啟了一個(gè)全新的領(lǐng)域,小鼠(mouse)和大鼠(rat)是不同屬的不同物種。
最后能夠在小鼠中長(zhǎng)出大鼠的胰臟,給異種器官培養(yǎng)提供了一種全新的思路。要知道,這個(gè)胰臟完全是大鼠的細(xì)胞,因此,它可以直接移植到大鼠身上,不用擔(dān)心排異反應(yīng)。再加上這個(gè)器官本身是在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)育而成的,具有完整的大鼠胰臟的功能,避免了體外培養(yǎng)器官缺乏功能的難題。這為我們培養(yǎng)人類器官提供了全新的思路。
這就是標(biāo)準(zhǔn)的奇美拉了。

04,奇美拉和人類

再一次說(shuō)為什么這個(gè)實(shí)驗(yàn)震撼,因?yàn)?,小鼠和大鼠,看起?lái)只是大小區(qū)別,其實(shí),它們是兩個(gè)物種。
就像人和黑猩猩一樣,是兩個(gè)物種。

把兩個(gè)物種的生長(zhǎng)結(jié)合在一起,在一個(gè)物種體內(nèi)培育另一個(gè)物種器官,這不就是標(biāo)準(zhǔn)的奇美拉嘛。

而且,這可不是鼠背長(zhǎng)人耳朵這種相對(duì)低端的技術(shù),畢竟你讓動(dòng)物長(zhǎng)個(gè)人肉塊,難度在當(dāng)前,一般。但是,真正讓動(dòng)物長(zhǎng)一個(gè)有功能的異種器官,那可是了不得。人類用干細(xì)胞做了這么多年實(shí)驗(yàn),都沒(méi)解決這個(gè)問(wèn)題,只能長(zhǎng)出一坨肉來(lái)。

想想這個(gè)不僅有外形,還有內(nèi)部結(jié)構(gòu),更有血管、神經(jīng)以及完整功能的器官,在當(dāng)前人類世界實(shí)現(xiàn)的難度。
既然如此,那么,是不是可以用于人類器官培養(yǎng)呢?

這種技術(shù),比起異種器官移植,優(yōu)勢(shì)大多了。
首先,排異問(wèn)題直接沒(méi)了。這一點(diǎn),甚至連人類同種器官移植都無(wú)法避免。畢竟人和人都有器官排斥呢。
但是這種呢?它直接從患者身體上取細(xì)胞,比如表皮成纖維細(xì)胞,然后用患者的細(xì)胞去培養(yǎng)嵌合體。那意味著可以直接沒(méi)有免疫排斥了,自己還排斥自己干嘛。
其次,更加精準(zhǔn)的定制。人和人的區(qū)別,不僅是免疫,還有基因,世界上沒(méi)有兩個(gè)人的基因完全相同。
但是這個(gè)器官,因?yàn)槭怯萌俗约旱募?xì)胞培養(yǎng)的,所以,肯定和原來(lái)的人一模一樣。
原配嘛,更好。所以,這套技術(shù),目前已經(jīng)吸引了非常多的關(guān)注。

05,我們,在行動(dòng)

目前,全世界不少科學(xué)家都向這個(gè)方向進(jìn)行研究,而且,進(jìn)展也讓我們看到希望。
比如,2021年,首例人猴嵌合體

中國(guó)科學(xué)院院士季維智帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì),制作了史上第一批人猴嵌合體胚胎[1]。

這個(gè)研究的胚胎已經(jīng)分化到了胚層階段,并且展示出了嵌合體的一種潛力。
盡管困難重重,但是,嵌合體研究,已經(jīng)在路上,這就是未來(lái)的希望。
[1] Tan T , Wu J , Si C , et al. Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos exvivo[J]. Cell, 2021, 184(8):2020-2032.e14.