器官移植來源有解？科學家在豬胚胎成功培育出人腎組織
記者吳紹尹／綜合報導
最新科學論文顯示，大陸科學家利用人類多功能幹細胞成功在豬胚胎培育出具有人類細胞的腎臟，未來可解決移植器官來源短缺問題。
綜合澎湃新聞與法新社報導，大陸科學院廣州生物醫學與健康研究院的研究人員成功製造出包含人細胞和豬細胞的嵌合胚胎。嵌合胚胎移植到代孕母豬體內28天後，發育中的人源腎臟結構和腎小管形成正常。這是科學家們第一次能夠在另一個物種體內培養出一個實體人源器官。相關論文於本月7日刊登於《細胞-幹細胞》（Cell Stem Cell）期刊上。
將人類幹細胞整合到豬胚胎中一直是一個挑戰，因為豬細胞比人細胞更具競爭力，而且豬細胞和人細胞有不同的生理需求。未參與此研究的倫敦國王學院幹細胞科學教授埃利克表示，這份新的研究報告描述了一種器官生物工程新方法的開拓性步驟，利用豬作為孵化器，生成和培養人類器官。
該研究團隊的技術包括3個關鍵組成部分：
- 研究人員利用CRISPR基因編輯技術對單細胞豬胚胎進行改造，使其缺失腎臟發育所需的兩個基因，從而在豬胚胎中創造了一個空位，使人細胞不必與豬細胞競爭。
- 研究人員改造了人類多能幹細胞（一種有潛力發展成任何細胞類型的細胞），透過暫時關閉細胞凋亡（指為維持內環境穩定，由基因控制的細胞自主的有序的死亡），使它們更容易整合，更不容易自我毀滅。然後，他們將這些細胞培養在一種特殊的培養基中，轉化為類似於早期人類胚胎細胞的「天然」細胞。
- 在把發育中的胚胎植入代孕母豬之前，研究人員在能為人細胞和豬細胞提供獨特營養和信號的最優條件下培養了嵌合體，因為人細胞和豬細胞通常有不同的需求。
研究人員共將1820個胚胎移植給了13頭母豬。在25天或28天後，他們終止妊娠並提取胚胎，以評估嵌合體是否成功地產生了人源腎臟。研究人員收集了5個嵌合胚胎（植入後25天的2個和植入後28天的3個）進行分析，發現它們具有發育階段結構正常的腎臟，並且由50%-60%的人類細胞組成。25-28天，腎臟進入中腎期（腎臟發育的第二階段），形成了小管和細胞芽，這些最終將發育成連接腎臟和膀胱的輸尿管。
該團隊還研究了人類細胞是否在整個胚胎中對其他組織有影響，特別是豬隻的神經或生殖系組織中是否會發現大量的人類細胞，這可能引發倫理道德問題。科學家發現，人細胞絕大部分位於腎臟，而胚胎的其餘部分則由豬細胞組成。
研究人員表示，透過敲除人類多能幹細胞中的更多基因，可以進一步防止這種情況的發生，這可以在未來的研究中進行測試。研究人員已經優化了在人豬嵌合體中生長人源腎臟的條件，並希望能讓腎臟發育更長的時間。未來還計畫在豬身上培育其他人體器官，包括心臟和胰腺。
英國雷丁大學幹細胞生物學教授維德拉表示，豬腦中存在任何人類細胞都值得關切。儘管這種方法是一個明顯的里程碑，也是在豬體內培養含有人類細胞的整個器官的首次成功嘗試，但生成的腎臟中人類細胞的比例仍然不夠高。
BBC曾於2016年報導過一項類似研究。美國加州大學大衛斯分校繁殖生物學家羅斯的研究團隊企圖透過CRISPR的基因編輯技術，在一個新受精的豬胚胎中刪除可以發育成胰腺的DNA，將iPS（誘導性多能幹細胞）植入豬胚胎，讓它在豬體內發育成可供人類移植使用的胰腺。
這項研究在當時引發了巨大的倫理爭議。美國埃默里大學倫理學中心神經倫理學專案主辦的部落格曾發文指出，少量人類幹細胞可能會發生遷移並進入豬胚胎發育中的大腦，從而賦予後者一部分人類性狀。因對倫理問題的擔憂，美國國立衛生研究院（NIH）拒絕資助這項研究。
無任何留言，趕緊搶頭香！