仅在美国,每年就有大约22%等待接受人类器官移植的病人发生死亡,用于器官移植的人类器官非常短缺。一直以来,科学家们都希望能够用动物器官进行替代,其中猪的器官似乎非常具有应用前景。
在美国nih进行的一项长期试验中,研究人员将猪的心脏移植到狒狒腹部,日前他们公布了五个移植猪心脏的生存数据,其中一个心脏在狒狒体内保持了近三年的健康状态。虽然这些数据还不足以说明临床试验的可行性,但是这项研究仍然为跨物种器官移植领域带来了令人振奋的一些证据。
领导这项研究的医生表示:“过去人们认为这样的试验有些疯狂,也没什么意义。但是通过这些实验,我们意识到对人类进行跨物种器官移植完全可以实现。”
简单地将器官从一个动物移植到另一个动物会立即引起宿主免疫系统发起强烈的攻击。在一些早期的跨物种移植实验中,器官存活的时间仅有几分钟。猪的血管细胞表面存在一种叫做α-1,3-半乳糖苷转移酶的分子,能够引起人类机体产生抗体,进而导致血栓形成。虽然在2001年的时候科学家们构建出缺少gal基因的基因工程猪,但是猪的器官在狒狒及其他非人灵长类动物体内仍然只能存活数月,接受移植的动物需要通过药物抑制免疫系统,避免排斥外源器官,但同时也使它们易于受到感染。
在这项研究中,研究人员进行了许多靶向药物筛选,希望找到既可以保护移植器官,又不会将免疫系统全部破坏的药物。其中最具前景的是一支能够结合cd40的抗体,研究人员将这种抗体与血液稀释药物肝素共同用于接受了基因工程猪来源的心脏移植的五只狒狒。这些供体猪不仅缺失gal基因,同时表达另外两种人类基因帮助抑制血栓形成。
在这个试验中,研究人员并没有将狒狒自身的心脏移除,而是将猪心脏与腹部的血管相连,这样就可以避免进行复杂的心脏手术,同时可以研究免疫排斥反应。这些移植的心脏存活时间更长,但是否已经产生免疫耐受?为解答这一问题,研究人员将anti-cd40抗体撤出,结果发现一旦停止使用抗体,狒狒的免疫系统就开始排斥猪心脏。其中一只狒狒在停药前进行了一年的免疫抑制,它体内移植的猪心脏可以在低剂量的药物作用下维持存活,这表明低剂量的免疫抑制药物仍然是有效的,但这也意味着这种移植方法还是需要终生进行免疫抑制。
除此之外,也有专家提出将心脏移植到腹部可以存活并不意味着这个心脏就可以正常工作,将其移植到胸腔能否真正替代原来的心脏仍然是个大问题。
2014年,纽约的埃米尔·巴查医生(Dr.Emile Bacha)运用3D打印的心脏救活了一名2周大的女婴,原来这个婴儿患有先天性心脏缺陷,导致她的心脏内部出现“大量空洞”,必须要停掉心脏,然后在极短时间内观察心脏并决定下一步手术,风险特别高。
但因为3D打印技术,巴查医生的团队提前打印出了婴儿的心脏模型,知道该如何下手,仅用1次手术,就让原本有生命危险的女婴过上了正常的生活。毫无疑问,如今“3D打印”(3DP,增材制造)技术的发展,为人造器官提供了可能,为器官移植带来了希望。
但36年前,一位名叫史蒂芬妮·菲伊·波克莱的女婴就没有那么幸运了,那时候还没有“3D打印技术”,史蒂芬妮生下来就只有一半的心脏,即“左心发育不全综合征”,如果没有适合的心脏移植给她,史蒂芬妮会在1周内死亡。
然而合适的心脏哪有那么容易找到?眼看着时间越来越少,史蒂芬妮的母亲每天以泪洗面,几度昏厥,在最后的两天里,母亲把她带回了家,联系好了殡仪馆,准备和女儿度过最后的日子。此时,一通电话让她重现希望。
史蒂芬妮的主治医生雷纳德表示,他的研究表明,狒狒的心脏也可以给人类用,他决定给史蒂芬妮进行移植手术。别说30年前,这句话放在现在来看,都是极其疯狂的,但母亲管不了那么多了,女儿都快要死了,她答应了雷纳德医生。
1984年10月26日,雷纳德医生与其他10多人组成了医疗团队,准备进行人类史上第一次把狒狒心脏移植给人类的手术。经过10多个小时的努力,手术成功了,狒狒的心脏在婴儿史蒂芬妮的身体里跳动了起来!所有人欢呼雀跃!
第2天,世界各地的新闻头条都刊登了这个“跨时代”的手术,一旦史蒂芬妮能健康成长下去,这将是医疗史上的奇迹。但现实是残酷的,21天后,史蒂芬妮去世了,死因是机体排斥和器官衰竭。
随着史蒂芬妮的去世,社会上的舆论铺天盖地地涌向雷纳德医生和他的团队,人们表示:“狒狒也是生命,难道为了救史蒂芬妮,就能牺牲它的生命?如果这样的移植手术是可行的,人类是否会在未来的日子里伤害更多的无辜动物?”面对这些拷问,雷纳德医生无法解答,他只能默默忍受一切舆论。
但正是有了雷纳德医生的先例,让全世界医学界的人都开始关注“异种器官移植”,即用手术的方式把某一种属的器官或组织移植到另一种属的体内。2018年,科学家甚至成功把猪的心脏移植到狒狒的体内,狒狒存活195天,但因为“异种器官移植”实在有太多难以攻克的难关,仍需要医生和科学家们继续探索。
2019年5月12日,雷纳德医生静静离开了人世,生前他仍然奋斗在前线,救下了无数人的生命。
科学技术的重要性,在如今的中国早已是不言而喻。不是GDP,也不是军事力量,科技才被很多人认为是中华民族崛起与复兴的标志。
中国古代社会不重视科技,但这已经是过去,中国人会越来越重视科技,而且力图在科技这条赛道上能够弯道超车。科技的发展与人是息息相关的,科技其实最终也将被应用在人的身上。
1984年就有一个美国女婴,她因为做了一场手术成为了全世界的焦点,同时也正是由于这台手术,让她为世界医学的发展做出了一份贡献。那么她是谁呢?
她的名字叫做史蒂芬妮,出生时她便患有左心发育不全综合征,有一位医生为她移植狒狒心脏后成功续命,让她变成了全世界的焦点。那么她活了几日呢?
一、先天不足的女孩
1984年11月14日的晚上,有一位年轻的孕妇被送到了美国加利福尼亚州的一家医院里,经过一番痛苦的挣扎,这个孕妇生下了一位女儿。母亲叫做特蕾莎,女儿则被取名为史蒂芬妮。
本来以为是皆大欢喜的事情,这个孕妇已经长长的松了一口气,然而让她没想到的是,她还没来得及享受成为母亲的喜悦,医生就告诉了她一个噩耗,她的孩子生下来便先天不足,只有一半的心脏。
只有一半的心脏只是形象的说法,这个病症的名称叫做左心发育不全综合症。人的心脏包括左右两个部分,这个刚出生的婴儿,左边部分的心脏,在发育方面出现了问题。
听到医生宣布的这个消息,史蒂芬妮家人瞬间点崩溃了,刚刚生下女儿的特雷莎直接就晕了过去,醒来之后她回想起这个消息只能是以泪洗面,她不愿意面对这样一个结果。
正当特雷莎沉浸在悲痛之中时,有一通电话找到了她,这通电话为她带来了希望。
打这通电话的人是一个名叫雷纳德的医生,他在电话里自称知道塔雷莎的状况,并宣称有一种手术或许可以拯救特蕾莎的女儿。
雷纳德说的手术名字叫做异种器官移植,这是他研究了非常久的一项技术,当他得知特雷莎新出生的女儿患有左心发育不全综合征之后,他第一时间就给特蕾莎打来了电话。
他希望特蕾莎能够同意让自己为他的女儿做手术,他想要将狒狒的心脏移植给特雷莎的女儿。并且,他宣称她研究这场手术已经非常长的时间,他有很大的信心与把握帮助特雷莎的女儿康复。
听完雷纳德的建议之后,特雷莎其实最开始并没有非常上心,她觉得雷纳德则简直就是在胡言乱语。将狒狒的心脏移植到人类的身体上,那怎么可能?
稍微有点医学常识的人都会知道,就算是人类与人类之间器官移植,同样有可能会有排异反应,在人与狒狒之间实行器官移植,那不更是天方夜谭。
特雷莎将雷纳德的建议抛到了脑后,她将所有的希望都寄托在了医院的医生身上。
可惜的是,医院的医生对于这种状况也是毫无办法。特雷莎的女儿出生时便是这个状况,要怪就只能怪特雷莎在生女儿之前没有进行定期的检查。
现在的孕妇一般在怀孕时都会进行定期的检查,以防止婴儿身上有任何的缺陷。有很多缺陷,比如发育不足或者发育迟缓之类的症状,都是可以通过怀孕时的检查探测出来的。
一旦发现这种先天缺陷的情况,医院都会建议怀孕的女性拿掉孩子,毕竟这样的孩子生下来对母亲,对孩子都是一种痛苦。
而此时的特雷莎却已经来不及后悔了,眼见自己女儿的呼吸越来越微弱,她最终决定铤而走险,她拨通了雷纳德的电话,同意雷纳德给自己的女儿进行手术。
那么雷纳德将狒狒的心脏移植给特雷莎的女儿,结果究竟如何呢?
这样一场惊天动地的手术,简直可以用戏剧来形容。手术在最初的时候取得了成效,可是在之后情况却极其恶化,特蕾莎的的女儿史蒂芬妮最终还是不幸逝世。
二、异种器官移植手术
器官移植手术,想必很多人都不陌生。想一想在苹果手机刚出来的时候,那个卖掉自己肾脏的年轻人,他做的就是这样一种器官移植。只不过正规的器官移植都是自愿捐赠器官给另一方,而他这样的买卖是不合法的。
器官移植能够在人类同类当中比较顺利的完成,现在的医院在进行这一类的手术之前,都会进行大规模的筛查。一般来说,存在血缘关系的亲属,如果进行器官移植,是不会出现排异反应的。
父亲或者母亲,堂兄弟,姐妹这些亲人都是可以进行器官移植的,手术起来非常便利,成功案例也是数不胜数。如果缺乏这种亲属的自愿捐赠,就只能等待那些不幸逝世的人自愿将自己的器官捐赠出来。
全世界有一个庞大的器官捐赠库,每年都有无数等待器官捐赠的人在等待匹配的过程中永远的闭上了双眼。这是因为陌生人之间的器官一直非常难以匹配,能够匹配得上简直就是幸运。
异种器官移植,正是为了解决这样一种问题而存在的手术,顾名思义,异种器官移植指的并不是在人类人类之间进行器官的移植,而是将一种物种的器官移植到另外一种物种身上。
这种跨越种族的器官移植带来的危险是非常大的。极其容易产生排异反应,不仅会让移植的器官发生病变或者坏死,还有可能会危及病人的生命。
比如说,猪身上就有一种猪内生逆转录酶病毒,这种病毒放在猪身上没什么影响,猪依然可以活蹦乱跳的生活,可是一旦将带有这种病毒的器官移植到了人的体内,移植者很快便会一命呜呼。
这也就是为何这种异种器官移植手术很难实现,虽然设想很美好,但是在实践操作当中几乎没有成功的案例。
雷纳德之所以联系特雷莎,就是希望能够在特雷莎的女儿身上实施这样一种手术。
在动物身上进行再多的研究,也拿不到雷纳德研究需要的实践数据,他需要的是在真人身上进行研究。
1984年10月26日,雷纳德带领着自己的团队实施了人类历史上第一次将狒狒心脏移植给人类的手术。
为了这一次手术能够顺利实施,雷纳德这个团队花高价找来了6只健康的年幼狒狒,然后从中筛选出了一个与特雷莎女儿史蒂芬尼最为匹配的心脏。
经过10多个小时的手术,这颗心脏顺利的被移植到了特雷莎的身上。当这颗心脏开始在史蒂芬尼的体内跳动时,几乎所有的人都流下了热泪。
第二天这样一场手术成功的消息便登上了全世界各大报纸的头条。
这对于人类来说是一个跨时代的进步,一旦这种手术能够实现,有很多苦苦等待器官捐献的病人,便迎来了生机。
在最初的时候,史蒂芬尼身体的各项指标完全正常,狒狒的这颗心脏在史蒂芬尼身上坚强的跳动,史蒂芬尼也为全世界带来了生命的希望。
可惜的是,在第21天的时候,史蒂芬尼身上的各项指标开始突然亮红灯,医生虽然对其进行了抢救,迅速的将这颗狒狒的心脏从史蒂芬尼的身体中分离,可是史蒂芬尼最终还是不幸逝世。
根据资料显示,史蒂芬尼的死亡原因正是机体排斥和器官衰竭。也就是说狒狒的这一颗心脏虽然在手术之初发挥了作用,但还是造成了史蒂芬尼的死亡。
而这也让雷纳德遭到了社会各界的口诛笔伐。人们将史蒂芬尼的归咎到了雷纳德的身上。同时他们还将狒狒的死也归在了雷纳德的身上。他们觉得史蒂芬尼是一条生命,难道狒狒就不是生命吗?人类不能以生命的名义剥夺另外一个生命生存的机会。
关于这样一场手术,孰对孰错就只能交给历史来解答了。站着说话不腰疼,那些动物保护主义者总是会有各种各样的理由来阻碍医学事业的进步。或许这就是科技进步必须付出的代价吧。
总结
雷纳德都没有就此中断他的研究,在史蒂芬尼去世之后的几十年里,他依然奋斗在异种器官移植的第一线。史蒂芬尼虽然不幸逝世,但是她存活21天的情况,依然让医学界对异种器官移植抱有很大的希望。
2018年时,雷纳德将猪的心脏移植给了狒狒,这次手术让狒狒存活了195天,算是一个历史性的突破。
2015年10月11日是星期天。星期天周周都有,原本没什么稀奇。人们照例一边享受片刻的闲暇,一边在社交媒体上吐槽,“周一将至,又要上班了。”
然而就是在这个星期天,《科学(Science)》杂志在线刊登了《猪内源性逆转录病毒的全基因组失活》(Genome-wide inactivation of porcine endogenous retroviruses (PERVs))【1】一文,这颇不寻常。要知道《自然》、《科学》、《柳叶刀》这些杂志之所以能成为科研界巨擘,除了优秀的论文来源、严格的评审制度以外,传统也占了一份功劳。是什么让他们打破了每周四发表论文的惯例呢?这要从器官移植开始说起。
剪切、粘贴,要是能这么简单就好了
上大学的时候,我的一个老师曾经说道:“人心不古,世风日下,现在的学生啊,拷贝资料都用剪切的……”
大部分时候,剪切是个坏习惯,你剪切走了,别人怎么用呢?但有些时候,剪切是不得已而为之,比如,那台电脑中了病毒,只有几个文件还是好的,而这台电脑,恰好缺那几个文件。而器官移植,通俗来讲,跟剪切和粘贴差不多。
所谓移植(transplantation),是指将一个个体的细胞、组织或器官,用手术或介入等方法,植入到自体或另一个体的同一或其他部位,以替代或增强原有细胞、组织或器官功能的一门医学技术。【2】器官移植,顾名思义,它属于移植手术的一种,以器官为目标。其中,提供移植物的个体称之为供者或者供体(donor),接受移植物的个体称之为受者或者受体(recipient)。
《列子.汤问》中记载,公扈和齐婴都生病了,一同找扁鹊治疗。扁鹊嘛,众所周知,跟鲁班差不多,行业鼻祖,神仙一样的人物,自然是药到病除。病好了以后,扁鹊跟他俩说,“你俩现在这病,是身体受了外界的影响,吃点药就好了。但是你俩有心病,非常难治,得换心。”公扈和齐婴也真实在,当时就答应了。于是“扁鹊遂饮二人毒酒,迷死三日,剖胸探心,易而置之;投以神药,既悟如初。”
这事自然是传说。就算扁鹊真的攻克了血管吻合的难题,他要是敢在春秋时期跟我提器官移植,我说不好就要学曹操了……类似的文献从战国到清末,不绝如缕。其科学价值几乎为零,只能说它们反应了广大人民群众朴素的是非观:树可以嫁接,人也可以换器官。人是由器官组成的,器官也影响着人,换了器官就会变换性情,乃至改变记忆、增强文采。
器官移植真正取得突破,是在人类对生命本源有了初步了解之后;而科研工作者们对器官移植的钻研,又反过来深化了人们对显微外科、抗原系统、免疫排斥等领域的理解。时至今日,器官移植已经成为一种常规化的医疗手段,在挽救生命、优化生存质量方面起着越来越重要的作用。
器官移植按照受体和供体的关系,可以分为多种:自体移植,受体和供体是一个人;同系移植,器官取自遗传基因与其完全相同或基本相似的供者;同种移植,器官取自同种且遗传基因有差异的另一个体;异种移植,器官取自异种动物。其中,同系、同种移植,是大众比较熟悉的,也是很多情况下唯一的选择。比如陈玉蓉,2009年感动中国10大人物之一,身患重度脂肪肝的她,为了拯救先天性肝脏功能不全的儿子,风雨无阻,每天暴走10公里路,最终顺利割肝救子,令人唏嘘落泪。【3】但是,随着移植手术的不断增多,同种、同系移植暴露出了越来越多的问题。
首先,是来源问题。根据世界卫生组织统计,全世界需要紧急器官移植手术的患者数量和所捐献人体器官的数量比为20:1,也就是说,每20个需要器官移植手术的患者,都有19个在无望中等待死亡。在中国,因为“身体发肤受自父母”等传统思想,这一现象更加突出。大学二年级,学校开《系统解剖课》。老师说,“你们这届学生运气好,8个人分一个尸体,之前有一个班围着一个尸体转的。”尸体尚且如此,活体器官更难想象。就算医生的技术再好,科学再进步,没有器官来源,又有什么用呢?
其次,是伦理问题。1998年10月,北京某医院的一位眼科医生为救治两位病人,未经一位死者家属同意,擅自摘取了尸体角膜。死者家属见此事后,将这位医生告上了被告席。此事在当时引起极大震动,不少媒体进行了专题报道,由此引发的器官移植的伦理问题,在医学界和法律界产生了持续的讨论。一直到2006年3月16日,卫生部正式颁布了《人体器官移植技术临床应用管理暂行规定》,这一纷争才告一段落。
异种移植,正是在这样的背景下,又一次进入研究者们的视野。
给主机换根内存条
为什么要说“又”呢?因为异种移植其实很古老。最早的异种移植手术发生在1963年,6位患者在美国杜兰大学接受了大猩猩的肾脏移植,其中最长的一例活了9个月。现在看来,这次尝试无疑是鲁莽的,但这鲁莽之下,也藏着人类不断探索的勇气。倘若没有这种勇气,我们说不定到现在还住在山洞里,瑟瑟发抖,吃生肉呢。
异种移植的理论的依据来源于科学界对生命的认识。这里要插一句题外话:“生命的本质的是什么?”
古代的东方和西方被高山和大漠横绝开来,因而对于这个问题,发展出了各自不同的理论。东方,以中国为例,认为万物有灵,花草树木只要接受日月之精华,就有可能变成人,而人呢,也可以通过法术幻化为花草树木的样子;西方,以柏拉图为例,他认为世间有形的物质都是流动的,都会随着时间发生改变,但是世界上存在着绝对完美的模型——动物园里的熊猫,它会生病,会变老,会在死后腐烂,消失,但熊猫这种模型是不会消失的,一定会有新的熊猫出现,且它和原来的熊猫有很多相似点。
1665年,罗伯特.胡克发现了细胞,其后,马蒂亚斯·雅各布·施莱登和泰奥多尔·施旺提出了细胞学说:“一切动、植物都由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成”。由此,展开了一场别开生面的生物学大发现,无数科学家皓首穷经,关于生命的奥秘不断被解读出来,不但使我们更加了解自己,而且奠定了现代医学的理论基础。
随后,到了1951年,在大名鼎鼎的卡文迪许实验室,沃森遇到了克里克,两人携手用X光衍射,建立了DNA模型。DNA双螺旋和遗传密码子的发现让大众第一次意识到,所有的生命都是在遗传物质的调控下出生、生长、衰老,且所有生物都共享一套遗传密码。
既然如此,那么,可不可以通过某种手段,让动物的器官在人体内行驶正常功能呢?好比说,电脑内存条坏了,三星的停产,我买金士顿的还不行吗?于是,又一次异种移植的尝试开始了。异种移植,首先要解决的问题是以哪种动物为供体。最初,科学家们选择了灵长类动物。这个很好理解,进化学上的亲缘关系近能省去不少麻烦,但是很快,人们发现,灵长类并不是完美的实验对象。
第一,还是伦理问题。有的人可能对此撇嘴,不过,科研工作,因为其前瞻性和不可预测性,要求科研工作者对大众负责;而伦理方面的讨论,常常“日传千里”,引发强烈的舆论压力,迫使科研人员调整研究方向。因此,舆论、伦理是每个科研人员都必须谨慎对待的。
第二,还是来源问题。大猩猩、狒狒等,不但数量稀少,而且性成熟晚,每胎产仔有限,不易大量饲养、繁育,不易在无菌条件下繁殖,价格昂贵,还是受法律保护的、珍贵的生物多样性资源,不要说用于临床手术,就是实验研究,都有可能数量不足。
在这样的情况下,猪成为了很多实验室的研究对象。全球每年生猪出栏数十亿头,无须担心供应不足;猪的肾脏、心脏等器官,其大小、形态、功能都和人类相似;且其驯化及养殖已有数千年,人们已经习惯了日常宰杀、食用猪肉,用它们做实验也好,近亲育种也罢,乃至以后临床移植,都不会像大猩猩一样引发强烈反对。
目前,包括中国在内的一些动物育种学家已选育出一些小型猪种,其体型大小与人类比较接近,且其繁殖都有一定规模。如中国贵州的小香猪、云南的版纳小耳猪、海南的五指山猪、台湾的桃园猪、日本的Ohmine猪、德国的Goehitingen猪、美国的Yucatan猪以及捷克的Brno猪等。【5】
看到这里,有的读者可能会喜出望外:“这不就行了吗?问题很好解决呀!”问题是,这哪有那么容易!生命的奥秘,探索得越多,越觉得自己无知。一个想法从提出到实现,再到临床运用,往往要经过数年,数十年,甚至数代人的努力。在解决了来源问题以后,在异种移植的路上,还存在着两只拦路虎,它们就是超急性排斥反应和内源性逆转录病毒。
不兼容+病毒=蓝屏
前面说到了换内存条,现在我们接着这个话题往下说。
如今,物质充裕,交通发达,买内存条是一件很方便的事。买回来自然要装上,这个也不难,无非拧几个螺丝,再拔、插一下就装好了,不用说,肯定要开机试试,看看能不能兼容。台式机、笔记本,开机的时候都会“滴”地响一下,这声音是怎么来的呢?在电脑的主板上,有一颗BIOS芯片,在这个芯片里,生产商预先写好了一小段程序。每次开机后,这个程序都会把机器检查一遍,是好还是坏,各部分之间能不能兼容?倘若不能兼容,那就很有可能出现问题,比如蓝屏。
幸运的是,在我们体内,也有这样一小段程序,会时时刻刻地检查我们身体的情况。倘若没有它,那么不难想象,我们可能一出生就被无处不在的细菌、病毒、寄生虫杀死了,这段程序就是人类的免疫系统。在漫长的岁月里,T细胞、B细胞等免疫细胞依靠出色的辨识能力,区分异己,再以强大的抗体武器维护着人们的健康。
看到这里,有的读者可能已经想到了:“异种移植,猪身上的器官会不会被免疫系统当成敌人呢?”这就是异种移植的第一个麻烦——超急性排斥反应。所谓超急性排斥反应,是指在血管接通数分钟至24小时内发生的剧烈的排斥反应。目前已经证实,人类的血清中存在着一些天然抗体(xenogeneic natural antibodies,XNA),当它们与异种器官携带的异种抗原结合时,会导致一系列的生理、生化反应,激活补体,攻击移植器官,杀伤内皮细胞,激活凝血系统和血小板,发生毛细血管内栓塞和移植脏器间质出血等,使移植器官失活,甚至威胁到受体的生命安全。【6】
对于超急性排斥反应,目前已经研究出若干种预防办法,其中最有效的方法是对供体猪进行基因修饰,既可以有效降低超急性免疫排斥反应,又不会影响猪器官的功能。进行基因修饰的猪可以正常存活并繁殖后代。通过基因修饰的方法来降低超急性免疫排斥的途径之一是在供体猪中表达人的补体调节蛋白基因,使猪的器官被人的补体系统误识别为“自我”器官,从而防止超急性排斥反应的发生。实验证明,将携带hDAF转基因猪的器官移植到非人灵长类动物体内,移植物存活时间最长可达到139天,克服了异种移植的超急性排斥反应。【7】
此外,随着药理学的不断进步,运用免疫抑制剂压制人体内的免疫系统,延长移植器官的存活时间,也成为一种有效的手段。不过,正所谓“福兮,祸之所倚”,这又引出了另一个问题——内源性逆转录病毒。如果说兼容性问题还算好解决的话,内存条里带有的病毒则成为异种移植之路上无法躲避、后果严重的障碍。
内源性逆转录病毒(porcine endogenous retrovirus,PERV)由单股双链RNA构成。当逆转录病毒感染人体细胞后,会在逆转录酶的指导下,将RNA转录成DNA,称之为中间体或前体,随后,该DNA会插入宿主细胞的基因组,参与宿主细胞的正常繁殖。
这段话可能有些难以理解,没关系,我们还是以电脑作比方。新买的内存条里有一种电脑病毒,出于种种原因,电脑自带的杀毒软件没有发现它。于是,这种病毒首先嵌入到系统文件里,表现出正常的样子,然后运用电脑的资源,如硬盘、处理器等,开始大量的自我复制,长此下去,后果可想而知。
基于囊膜糖蛋白结构不同,内源性逆转录病毒可以分为多种类型,如PERV-A、PERV-B等,每种靶细胞并不相同。【8】
在正常情况下,逆转录病毒的感染可通过许多机制,被人体免疫系统抑制,如体液免疫、细胞免疫、特异性免疫等。但当受者无免疫应答或严重免疫抑制时,就像前面提到的,有时候不得不应用免疫抑制剂压制患者的免疫系统,病毒整合进人体的过程就会被免疫系统忽略,因而危及受者抗种间病毒攻击的防线。此外,某些已知病毒可通过控制饲养条件或繁育转基因猪群等方法去除,而内源性逆转录病毒,其内源性和潜在性增加了其感染的风险。
1997年,科研工作者首次发现,内源性逆转录病毒能够在体外感染培养的人类细胞,其后,Van der laan等报道:“移植猪胰岛细胞到SCID小鼠后,内源性逆转录病毒可在小鼠体内引起感染”。【9】这一报道引起了学界的高度重视,虽然在随后的研究中,尚未发现猪内源性逆转录病毒在体内感染的病例,但这种风险使得每个科研工作者都不得不慎重。那么,该怎么办呢?
方法还是有的,比如运用免疫学方法加强检测,比如运用分子生物学手段筛选阴性猪种,比如直接用“剪刀”,把猪器官上的内源性逆转录病毒去掉。在《猪内源性逆转录病毒的全基因组失活》一文中,杨璐菡与其合作者正是运用基因剪刀技术,定向敲除了猪基因组中可能有害的病毒基因,不但扫除了10多年来这一研究领域的阴霾,而且重拾了大众对异种器官移植的信心,更为全世界亟需器官移植的上百万病人带去了希望。
总结
《猪内源性逆转录病毒的全基因组失活》发表以后,很快在公众领域引起强烈反响,各大媒体纷纷跟进报道。一时间,字眼“美女博士”、“异种移植”、“逆转录病毒”、“重大突破”出现在头条新闻题目中。不知道有没有父母因此暴怒,揪着子女的耳朵大声呵斥道:“你看看人家杨璐菡,你再看看自己!”
贪玩是人的天性,不要说小孩,就是成年人,有几个愿意在下班后自己主动学点新东西的呢?也正是因为如此,那些不断进取、勇于探索,用聪明才智和青春年华发掘万物奥秘的科研工作者才受人尊敬。不过,笔者深信,好奇之心,人皆有之。只要能被正确地激发求知欲,每个人都能在自己的领域内做出一番事业。所以下次遇到小孩不听话,不妨跟他唠上五分钟的嗑:“在春秋时期,有个叫扁鹊的……”
参考文献
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