德國慕尼黑市中心以及國際機場之間的一間工廠,表面上看起來仍然個普通的國營農場,但是透過舊農舍的窗戶看,裡面竟然擺滿了尖端的實驗室裝置!
在農場後面的一棟較新的建築物中,獸醫芭芭拉·凱斯勒(Barbara Kessler)脫下她的運動鞋,用殺菌劑消毒手腳,脫下隨身衣物、手錶,耳環。沐浴更衣之後,戴上一個黑色的針織帽,以防短髮會傳播病菌,然後大步走到大廳,進入引導室,小心翼翼地穿上了過膝橡膠靴。
所有這些預防措施都是為了保護清潔度不高的動物:豬。
一隻幼小的母豬正在實驗室裡徘徊,但是,這不是一隻普通的小豬。她的身體經歷過四處基因改造,使這隻轉基因豬的器官在移植到人體內後更容易被接受。如果一切都按計劃進行,豬的心臟可能有一天會成功移植到人體體內。
豬器官移植已經進入人體測試階段。在中國,研究人員已經將經過基因編輯的豬體內產生胰島素的胰島細胞移植到糖尿病患者中。南韓的一個小組說,一旦獲得政府的批准,它已經準備好將豬角膜移植到人體內。在馬薩諸塞州總醫院研究人員於10月宣佈,他們已經使用經過基因編輯的豬皮作為嚴重燒傷患者的臨時傷口覆蓋物。
但是,當涉及到生命或重要器官,例如心臟和肝臟時,移植外科醫師仍然必須小心求證。未來某天,像這樣的轉基因豬的心臟,腎臟,肺臟和肝臟將被送到移植中心,以拯救絕望中的病人。
現在,在美國,每年有7300人由於無法找到器官捐獻者抱憾而死,其中三分之二是因為缺乏腎臟。 在許多情況下,唯一的希望就是別人發生悲劇:一場意外,有人去世並捐獻出器官。
Baby Fae
1984年,一個名叫Baby Fae的小女孩被移植了狒狒的心臟,但小女孩的免疫系統受到襲擊,並於術後20天死亡。Baby Fae的短暫生命和快速死亡受到了全球關注;許多人譴責殺死我們最親近的動物以拯救自己的想法。一位心臟病專家在《華盛頓郵報》上發表的一篇評論文章將這一過程描述為“醫學冒險主義”。
然後,在90年代,研究人員和生物技術公司將豬作為首選的器官捐助者。由於人類以豬肉為食(僅在美國一年就吃掉1.2億隻豬),因此對許多人來說,取食它們的器官在道德上似乎不那麼令人生厭。
從科學上講,它們的器官大小更合適,而且解剖結構相似,豬在大約六個月內就成年,即可使用其器官進行移植,比靈長類動物快得多。但是出現了一個問題:豬所攜帶的病毒可能會傳染給人們。而且,藉助當時可用的簡單基因工程技術,移植豬的器官給猴子,進行測試時,實驗失敗了。
二十多年後的今天,基因工程的進步恢復了所謂異種移植的前景。而該領域最關鍵的問題在於:像這樣的豬需要多少基因編輯才能克服物種障礙。
目前,德國慕尼黑工廠正在致力於進行三個關鍵的基因改造,以防止狒狒和人類排斥豬的器官。首先,排除產生一種稱為半乳糖基轉移酶的糖的基因,可以阻止受體的免疫系統立即排斥其他物種的器官。第二,增加了一個CD46調節蛋白,該蛋白可以幫助免疫系統攻擊外來入侵者,而不會過度反應並引起自身免疫疾病。第三,引入了一種名為血栓調節蛋白的蛋白質基因,該基因可以防止血栓,否則血栓會破壞移植的器官。
心的大小
2018年,慕尼黑中心的轉基因豬心被移植到14只狒狒中。其中兩隻存活了六個月。在去年12月《自然》雜誌的一篇報道中,德國研究人員將他們的成就描述為“臨床心臟異種移植道路上的里程碑”。
在頭五個獲得豬心的狒狒中,有四隻在一兩天內死亡。在下一批狒狒中,三個狒狒生活了18、27和40天。最後實驗的五個狒狒的所經歷的程式相同,但仍使用免疫抑制劑藥物,分別生活了182天和195天。
裡查特說他正在研究一種更好的給藥系統,該系統將使狒狒至少在一年內使用抗排斥藥,他說,這證明異種移植已準備好在人體內進行測試所需要的時間。
但是,在研究的過程中,研究者發現了一個不曾預料的問題:幼豬的心臟的大小如何放入身形較小的狒狒體內。如文獻所述,移植的心臟比一般的狒狒心臟重62%。此外,移植過來的心臟排擠狒狒的其他重要器官,並導致了死亡。
挽救生命的成本
建立基因編輯的豬,使其符合美國食品藥品監督管理局和其他器官移植機構所要求的標準,成本極高。德國慕尼黑的研究者必須將遺傳物質放入從當地屠宰場收集的卵中來克隆豬胚。而為了儘量減少細菌繁殖,每頭新豬都必須先將懷孕母豬放在實驗盤中,然後剖腹產,然後在出生時將其與母親分開。
這個作為實驗的養豬場中生活著大約120只經過基因編輯的成年豬和150只小豬,但即使這樣,它也無法負擔將器官移植到人體內之前所需要的標準。政府撥款也極為有限。其他資金都要靠研究人員自行籌集。
該實驗場研究者說,只要有足夠資金就可以完成另一項試驗,讓狒狒在豬的心中存活整整一年,然後再準備在人類中進行測試。美國阿拉巴馬州伯明翰大學擁有一個養豬場來支援臨床移植,專家們同時研究心臟和腎臟。他們的第一個異種移植臨床試驗可能在先天性心臟畸形的嬰兒中進行。