基因工程能造福需要器官移植的患者吗?

通过最新的基因工程技术,研究人员成功地清除了猪的基因组中的内源逆转录病毒。这有望让猪为人类提供器官移植所需器官,从而缓解目前器官移植的供体的短缺,造福相关的患者。

(图片来源https://www.cannafundr.com/blog/thc-in-marijuana-could-delay-rejection-in-organ-transplants/)

世界范围内,每年有大批患者由于各种疾病需要进行器官移植以代替损坏或者机能已经丧失的器官,然而由于器官提供者有限,许多患者不能及时完成器官移植。有研究人员提出,解决器官供体短缺的一个办法是从猪身上获取器官,因为猪的器官大小与人的器官相近。然而这一方案要想付诸实践需要克服许多障碍。除了必须设法抑制强烈的移植排斥反应,如何防止来自猪的内源性病毒感染人体也是一个令人头疼的问题。

内源性逆转录病毒(endogenous retrovirus) 指的是生物体基因组中来自逆转录病毒的部分。在远古时期,逆转录病毒在感染宿主的过程中将自身的基因组整合到宿主的基因组中。许多这样来自病毒的基因片段在漫长的进化过程中保留下来。此前有体外实验表明,猪的内源性逆转录病毒能够转移到人的细胞中,因此如果将猪的器官移植给人,我们必须设法避免内源性逆转录病毒可能带来的健康隐患。由于这些病毒并非来自现时的外界,因此用严格消毒动物的饲养环境的办法并不能将其消除。

为了解决这一问题,美国哈佛大学George Church教授带领的一个研究小组利用新兴的基因编辑手段CRISPR/Cas 对猪的基因组进行了编辑。CRISPR/Cas 是存在于许多细菌和古菌中的一种免疫系统,用于消灭入侵的质粒或者噬菌体,防止它们的基因片段进入细菌或者古菌自身的基因组。近年来,CRISPR/Cas系统已经成为一种更加高效的基因工程技术。

Church教授领导的研究小组通过使用CRISPR/Cas 技术,成功将猪的肾脏上皮组织细胞中内源性逆转录病毒的几十份拷贝从基因组中清除。经过基因编辑的猪的细胞不仅仍然能发挥正常功能,而且这些细胞将内源性逆转录病毒传播给人的细胞的几率降低为原来的不到千分之一。该研究小组在将结果发表在《科学》杂志上后,又在近期举行的一次学术会议上宣布,他们成功地用类似的手段清除了猪的胚胎中的内源性逆转录病毒,这就有可能克隆出不含这些基因片段的猪。

这项研究为将猪的器官移植至人体中扫清了一大障碍。Church教授表示,他们正在研究是否可以利用类似的手段进一步对猪的基因组进行修饰,从而降低器官移植后的免疫排斥反应。

报道:Gene-editing method revives hopes for transplanting pig organs into people

论文:Genome-wide inactivation of porcine endogenous retroviruses (PERVs)

编译:魏昕宇