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湖南异种移植工程揭秘 猪胰岛移植人体背后的基因编辑

湖南异种移植工程揭秘 猪胰岛移植人体背后的基因编辑

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  • 发布时间:2018-02-23 00:00
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【概要描述】最近,中国科学院突破了体细胞克隆猴的世界难题,成功培育出世界首只体细胞克隆猴,标志着我国已在基因治疗领域领先全球。而在长沙,也有一项处于国际前列的基因治疗科研项目“异种移植”:将经基因编辑过的供体猪胰岛移植到糖尿病患者体内,就能够使患者恢复健康。

湖南异种移植工程揭秘 猪胰岛移植人体背后的基因编辑

【概要描述】最近,中国科学院突破了体细胞克隆猴的世界难题,成功培育出世界首只体细胞克隆猴,标志着我国已在基因治疗领域领先全球。而在长沙,也有一项处于国际前列的基因治疗科研项目“异种移植”:将经基因编辑过的供体猪胰岛移植到糖尿病患者体内,就能够使患者恢复健康。

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  最近,中国科学院突破了体细胞克隆猴的世界难题,成功培育出世界首只体细胞克隆猴,标志着我国已在基因治疗领域领先全球。而在长沙,也有一项处于国际前列的基因治疗科研项目“异种移植”:将经基因编辑过的供体猪胰岛移植到糖尿病患者体内,就能够使患者恢复健康。

 

  为什么糖尿病患者接受猪胰岛移植能恢复健康?为什么选择猪作为胰岛移植供体?供体猪与普通猪有什么不同?怎样保证供体猪的生物绝对安全以及医用级标准?带着种种疑问,近日记者来到供体猪的诞生地——位于宁乡金洲新区的湖南省异种移植工程技术研究中心、湖南赛诺生物科技股份有限公司探秘其背后的基因秘密。

  

 

  现场

  猪舍洁净堪比无菌手术室

  工作人员蹲着跟猪“谈心”

  湖南省异种移植工程技术研究中心、湖南赛诺生物科技股份有限公司拥有全球第二家医用级(DPF)供体猪培育中心。

  当日,记者戴上口罩,穿上浅蓝色的无菌服,在湖南省异种移植工程技术研究中心主任、中南大学湘雅三医院放射科主任王维教授的带领下,走进供体猪的“住所”。

  这是一座封闭式的独立建筑,记者刚走进去,一股暖意扑面而来。在动感的音乐中,一群全身长着黑黢黢毛发、体形比普通猪“苗条”的猪,各自在独立的“房间”里,随着音乐节奏摇着尾巴,有的甚至还在踢着脚边的足球。

  过了一会儿,身穿无菌服的工作人员过来给猪喂食。在喂的过程中,工作人员还蹲下来抚摸着猪的脑袋,就像在跟一位熟悉的老朋友谈心。猪吃完后来到一个出水口下,头一抬,饮用水哗哗地流了出来,它们马上就着水流畅快地喝起水来。

 

  王维告诉记者,供体猪的住所约有1500平方米,里面生活着100多头猪,室温常年保持在22℃~26℃,其洁净程度堪比无菌手术层流室。为了避免猪喝水时唾液接触出水口带来的污染,所有的出水口都带有自动感应装置,里面的饮用水都是经过反渗透技术处理后的纯净水。

  尽管处在无菌的空间里,供体猪每周仍要洗一次澡。它们吃的也不是普通猪食,而是特殊配方的“营养餐”,并且一天只吃两顿,让其保持苗条体形,体重保持与人类接近的50~60公斤。

  “让猪听音乐、踢球,工作人员蹲下身来抚摸它们、跟它们交流,是为了安抚猪的情绪,保证这些供体猪在各方面的健康。工作人员还要定期对供体猪进行检测,以保证其营养平衡和健康状况,达到‘医用级供体猪’的标准。”王维说。

  

 

  讲述

  历时三年行程数万公里

  天南海北寻找“救命猪”

  “为什么是猪提供供体,而不是其他动物呢?”记者提出了很多人都感到很疑惑的一个问题。

  王维解释说,经研究,猪的心脏、肝脏、肾脏、胰岛、神经细胞以及软骨细胞,与人的相应器官、组织和细胞,在结构、功能上几乎完全一致,移植到患者身上可以发挥原有器官的作用。

  猪胰岛素和人胰岛素结构极其相似,仅差一个氨基酸。临床也证实,长期使用猪胰岛素治疗人糖尿病有效。同时,猪的繁殖期短,胰岛细胞容易获得。此外,人与猪至今已共同生活数千年,相互间没有严重的、不可避免的共患疾病。

  然而,要找到一头真正的“救命猪”并不容易。异种移植最大的危险来自猪内源性逆转录病毒。这是一种在猪体内正常存在的病毒,但移植后可能会发生猪病毒感染人的风险,王维必须率团队找到一种缺失内源性逆转录病毒C的猪。

  王维告诉记者,为寻找最适合的供体猪种源,他带着学生先后前往十几个省区的偏远乡村,筛查了数十类猪源。历时3年,他们行程数万公里,最后选定一种具有贵州香猪与广西巴马猪血统的一对猪,经过十多年的近交培育,最终选育出了现在的“医用级供体猪”:它们缺失猪内源性逆转录病毒C,不带肝炎、艾滋病等危险人畜共患疾病或遗传致病基因,胰岛含量极高,很容易分离出来,而且很容易喂养,可以大量提供使用。

  

 

  解释

  根据需求进行基因编辑后

  一个孙悟空变万个红孩儿

  克隆猴刚刚诞生时,外界形象地评价为“孙悟空拔根毫毛,变出成千上万个孙悟空”的神话变成了现实。“与克隆猴的基因复制相比,供体猪根据需求进行了基因编辑,获得科研人员想要的细胞。也就是说,一个孙悟空可能变出成千上万个牛魔王、红孩儿……”王维风趣地说。

 

  他向记者介绍,供体猪大多为三基因修饰猪,即“去掉一个,补进两个”——去掉供体猪卵细胞细胞核里的1个猪基因,再植入2个人体基因,在整个过程中,必须保持卵细胞的完整性。“打个形象的比喻,就好比手头有一个鸡蛋,先把里面的蛋黄全部拿出来,再放另一个经过基因编辑的蛋黄进去,整个过程蛋壳还不能破。”经过基因编辑的卵细胞最后被送进待孕母猪的子宫里,直至正常分娩出医用级供体猪宝宝。

  在培养供体猪的同时,王维率领团队创造了国际上最先进的诱导免疫耐受新技术,成功地减少人体细胞对移植细胞的排斥,改善了移植后效果。

  吴俊(化名)患有I型糖尿病,原来吃一根玉米都会血糖超标,苹果、香蕉更不敢吃,每天需要靠大剂量注射胰岛素来降低血糖。18年前他接受猪胰岛移植后,至今一直健康轻松地活着,工作生活均正常。

  “截至目前,我们已经为32名Ⅰ型糖尿病患者移植了‘医用级供体猪’胰岛,90%的患者都得到了相当不错的疗效,身体恢复得很好。”王维欣慰地说。

  

 

  本期实验室名片

  2016年成立的湖南省异种移植工程技术研究中心,其前身为湘雅三医院联合湖南赛诺生物科技股份有限公司创办的“异种移植供体猪培育中心”,建有3000余平方米的异种移植研究院/研发中心,涵盖异种移植DPF(医用级)猪培育、细胞组织生物制品研发、生物安全关键技术的研究等领域的多方研发平台,研发培育异种移植供体猪的生物安全关键技术。

 

  目标

  实现肾脏心脏等异种移植

  治好人类的各种恶性疾病

  “下一步,我们考虑将II型糖尿病纳入实验对象。希望在指日可待的将来,猪供体胰岛可以用于临床治疗。”王维透露。

  其实在王维的设想中,异种移植不单是以猪胰岛根治糖尿病,他更大的梦想是工业化、标准化生产移植用器官,实现肾脏、心脏这样的大型器官移植,使之成为人类众多恶性疾病的终极解决方案。“同种移植的人源供体连1%的病人的需求都不能满足,大型器官异种移植的研究势在必行。”

 

  王维介绍,猪的浑身都是宝,除了胰岛外,角膜、皮肤、心脏、肾脏、肝脏等都能够用于人体的移植。美国曾有医疗团队将猪的心脏移植进灵长类的体内,并存活两年多;猪的肾移植入狒狒体内,存活了135天。目前,王维的团队也正在进行这方面的研发,成功地将猪的心脏、肾脏等大型器官移植到猴子体内,并有效地延长了存活期。“猪—人的大型器官异种移植,其科研之路更为艰辛,眼下正在攻克之中。”

 

  对话

  希望猪胰岛移植尽快造福患者

  记者:糖尿病患者移植猪胰岛成本高吗?

  王维:目前处于科研阶段,对志愿患者进行免费治疗,治疗费用由国家承担。但一旦进入临床治疗阶段,将会进行常规化收费治疗,这种费用一般较高。这也是团队要着手攻克的问题,我们会进一步开展研究,降低患者治疗成本。

  记者:今后异种移植的主攻方向是什么?

  王维:希望猪胰岛移植能尽快进入临床应用,使患者受益,让这一医疗科技成果成为民生福祉。同时,尽快建立基因编辑猪的种群,实现肾脏、心脏等大型器官的异种移植,终极解决人类的众多恶性疾病。

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