基因改造猪：异种移植的“万能”供体
1905年，法国一位外科医师曾尝试将兔肾移植片移植到肾功能衰竭患者的身上，虽然这个病人仅存活两周，但这位医生的尝试却为世人提供了一条器官移植的新思路。同种移植之外，异种移植首次出现在人们的视线中。然而，之后的研究不断表明，异种间的器官移植将会产生强烈的免疫排斥反应，轻则器官受损，重则器官功能丧失致人死亡。直到2002年，这个被称为异种移植上的最大难题才被宣告破解。美国《科学》杂志发布了当年的100项重大科学发现，其中世界上第一只基因改造猪横空出世颇为引人注目，有媒体用“为数万名等待器官移植的美国人带来了希望”来评价这一突破。“好比O型血的人可以给所有人输血一样，排斥基因被敲除掉的猪的器官也变成‘O’型器官，可以移植给任何人，而且几乎不会发生超急性排异。”国家“千人计划”专家、南京医科大学教授戴一凡在接受本刊记者采访时介绍道。虽然现阶段还只有胰岛、角膜和皮肤等器官的异种移植有希望进入临床阶段，大器官移植还需进一步研究，但戴一凡对其前景充满信心，“随着基因改造猪的技术的日臻成熟，基因改造猪被广泛用作器官供体的那一天不会太远。”
“万能”供体
《千人》：首先，请您为我们简单介绍一下异种移植。此外，近几年，学界对异种移植的关注似乎越来越多，有什么特别原因吗？
戴一凡：所谓异种移植，即把动物的组织、器官移植到人的身上，代替不健康的组织、器官行使功能。较之同种移植，异种移植的好处是器官的来源不受限制，但异种间存在的免疫排斥反应要比同种间强很多，这是最大的难题。如果免疫排斥反应这个问题能够解决，异种移植将能够得到和同种移植同样的效果。科学家们将目光转向异种移植是因为同种移植需要的器官太少，满足不了病人的需求。数据显示，中国每年有150万病患亟需接受器官移植手术，但最终能够获得供体并接受移植的病人不到1万。为什么会出现这种情况呢？在亚洲地区，尤其是中国，大部分公众的传统观念根深蒂固，很少有人自愿捐献器官。再加上我国目前没有明确规定脑死亡标准的法律，很多病人要等到全身器官衰竭的时候，才会确定死亡，但这样的器官已经不能成为可供使用的供体，如此一来，可供利用的器官就更是少之又少了。即便是在有相对完善的“联合器官共享网络”的美国和欧洲，每年只能满足约十分之一病人的需求，仍有很多病人因无法及时得到供体而死亡。异种移植过去十多年之所以快速发展，越来越受关注，正是因为全世界都在面临同种移植供体短缺的问题。
《千人》：目前学界似乎已经达成共识，认为异种移植使用猪作为供体是最佳选择。
戴一凡：理论上讲，选择与人亲缘关系最近的其它灵长类动物，比如猴子、猩猩、狒狒等作为移植物来源应该最佳方案。但这些动物生长周期慢（一般要5~10年，甚至超过10年），而且繁殖率低，一胎一仔，饲养成本较高，很难满足人类器官移植的需求。另外，这类动物，比如猴子，本身个子小，体重轻，其器官对于很多人来说都不适用。另外，国际上的动物保护组织，对灵长类动物实验十分敏感，这给器官移植的发展带来一定阻碍。当然， 还有一个重要原因是，在过往的实验中，科学家将狒狒的肝、心脏等器官移植到病人身上，发现了很多问题，因为灵长类动物和人比较接近，很多病毒会和人的病毒交叉感染，比如艾滋病HIV病毒；有些病毒还有可能和人的病毒杂交，产生新的病毒，因而存在严重的安全隐患。而猪正好相反。首先，猪的生长周期很短，且一胎多产，平均下来饲养成本较低，器官获取相对容易很多。其次，在形状大小方面，其器官基本能适用于人类。第三，猪是杂食动物，它的器官代谢和人很接近，因此其器官可广泛用作人体角膜、皮肤、胰岛、关节、肌腱、韧带、肾脏、心脏、肝脏等器官的移植。最后，猪 组织内的病毒不太会感染给人类。
《千人》：异种移植的一个重要难题是免疫排斥反应比较强烈。如果将猪作为供体，那么这个问题是否仍 将存在？如何解决？
戴一凡：猪作为供体同样会有免疫排斥反应问题。大量研究表明，猪的体内存在一种灵长类动物所没有的基因α—GT（半乳糖基转移酶基因），它的产物α—GAL糖分子与人的血型分子很相似，是猪的器官在猴子或人体内引起强烈排斥反应的主要根源。如果能够去除该基因，那排斥问题就能够迎刃而解了。所以，我所带领的研究团队利用分子生物学技术和克隆猪技术去除了猪身上的α—GT基因，培育出基因改造猪，克服了猴和人对猪器官的超急性排斥反应问题，从而迈出了猪器官能够与人体相容的关键一步。过去十年，科学家们致力于对α—GT进行进一步改造，以培育克服急性排斥反应问题的基因改造猪。基因改造猪在样貌特征、饲养和繁殖等方面与普通猪基本无异。只是在培育第一代基因改造猪时，需要使用克隆技术在细胞中添加基因或敲除基因。但等到第二代的时候，这些猪就可以和普通猪一样，自然生产、自然喂养了。
风险与争议
《千人》：尽管基因改造猪可以解决免疫反应排斥问题，但猪体内好像有一种无法去除的内源性逆转录病毒，可能会威胁到人类健康。是这样吗？
戴一凡：近十年来，科学家为此做了很多研究，结果表明，猪体内虽然存在内源性逆转录病毒，但至今尚无人体感染该病毒的案例。而且很多逆转录病毒本身对人的影响并不是很大，危险性也很低。不过，学界也在研究抑制这些病毒的猪种，只要将这种病毒转录，基本上是可以抑制的。同时，我们还在筛选不同的猪种，因为每种猪的逆转录病毒的量不同，相信将来我们也可能找到内源性逆转录基因拷贝不足或具有某种病毒缺陷的猪，那么这个问题就能够彻底解决。目前来说，这不是一个很大的风险。虽然这么说，但各国管理机构都对此采取审慎态度，比如美国食品与药品监督管理局（FDA）即规定进入临床的异种移植的样品要在冰箱里冷藏50年。这样做的好处是，如果将来有新的病毒出现，科学家可以把样品拿出来进行分析，检验新病毒是不是由猪体内的内源性逆转录病毒或者内源性病毒基因重组所引起的。有了这些预防性措施，即使有某种未知病毒的产生，科学家们也可以很快发现，及时采取措施。中国也有类似的规定，在国内开展异种移植试验同样需要将供体及其受体样品冷藏50年。
《千人》：除了可能存在的未知风险，目前还存在一些争议。比如将猪的器官移植到人的身上，部分公众会觉得心理上接受不了，甚至有人认为器官可能带有记忆功能。
戴一凡：争议确实存在，以往的器官移植中确实有心理排斥的案例。世界上第一例双手移植是在澳洲，有个病人没有手，医生就将两只手的供体移植给他，但是病人每天看到这双手，就会想到供体，产生了严重的心理障碍，后来这个病人就拒绝吃抗排斥反应的药，再次失去双手。但双手移植只是为了改善病人的生活，而非用来救命。对于真正需要供体救命的人，肯定是能够接受的。举个很好的例子，人和人之间进行肾脏、肝脏、心脏、肺移植没有问题，原因就在于，首先这些供体是用来救命的，其次是这些供体是移植到体内的，看不见的。所以，能否接受猪的器官作为供体，完全都是根据病人的 实际情况。而且，到达临床阶段，相关专家对很多问题都会进行研究和验证。对目前存在的诸多争议考虑过多 似乎没有必要。至于器官是否带有记忆功能，目前世界科技水平还无法解释，没有任何科学依据。换上猪器官后，人的性情会出现哪些变化？也还是未知领域。但还是那句话，对于需要供体救命的病人来说，生命始终是第一位的。
《千人》：争议之外，供体的费用是否也会成为一个问题？在美国，基因改造猪被称为“百万美元猪”，是不是真的有这么贵？
戴一凡：“百万美元猪”是说我们花了这么多钱培育出了第一只基因改造猪，这只猪出世以后，成本就会降低，因为我们可以通过自然繁殖的方式来培育大量的基因改造猪。重要的是，一头猪的很多器官和组织都能用，比如角膜、皮肤、骨骼、肌腱、韧带、内脏等，就连小肠、膀胱粘膜都可用做生物医药的器材，一旦整头猪都利用起来，每个脏器的成本就会降到很低。如此，对病人来说，费用就不会太高。以后最大的费用可能还是在医院的移植医院手术上，那么就和同种移植没什么区别。
异种移植的未来
《千人》：就目前来看，基因改造猪还要多久能进入临床？是否还存在一些难题或发展瓶颈？
戴一凡：目前，应用于各种器官移植的基因改造猪的研发和培育还在进行中，因为各种器官的要求不一样，对基因改造的程度也不同。根据现有的大动物试验的结果，有几个部分应该可以优先上临床，比如胰岛。根据FDA的规定，大动物实验中，在适量的免疫抑制条件下，供体在动物体内能够发挥功能且动物能够存活半年以上，那么该供体就达到了进入临床的标准。而有科学家已完成试验，将猪的胰岛移植到猴子身上，结果发现猴子在没有接受任何胰岛素注射的情况下糖尿病就完全治愈了，因为猪的胰岛在猴子体内发生了作用，并且接受胰岛移植后的猴子还存活了400多天。这一实验结果为胰岛进入临床提供了必要依据。而胰岛现在之所以未进入临床阶段，是因为FDA规定要把猪放在超洁净猪舍，即无特定病原体的环境中培 育两代之后，其组织、器官才能用在人身上。除了胰岛，角膜和皮肤的大动物实验也在进行之中，如果大动物实验结果比较理想，角膜和皮肤也将很快进入临床使用。但是像肾脏、肺这些器官还要在现有的基因改造猪的基础上继续进行基因修饰改造，针对不同器官添加不同的基因。总体而言，大器官移植要转入临床试验可能还要一段较长的时间。另外，建设超洁净的猪舍原本也是一个瓶颈问题，因为猪舍内要保证完全无细菌和病毒，猪食用的饲料和水也要经过无菌无毒处理，建设成本和维护成本都很高。但现在，这个问题正在慢慢地解决，比如我国的长沙就已有研究团队建好了类似的超洁净猪舍。倘若国内的研发团队间加强合作，互相利用各自的优势来推进基因改造猪的培育等各项工作，猪的各种器官、组织作为供体进入临床应用的时间可能大大缩短。
《千人》：下一阶段基因改造猪的研发和培育，您的研究团队有何计划和目标？
戴一凡：我有个想法，研究出“人源化”甚至“个体化”的基因改造猪，即把个人的干细胞放在猪的胚胎里，使其定向分化成某一器官，“定制”可专供大部分人群或者特定个人移植的器官。严格来说，这种“人源 化”的器官不是猪的器官，而是人的器官。根据目前的情况，要用干细胞在人体外培养需要的器官几乎不可能。但国际上已经有实验证明，小鼠身上也能长出大鼠的胰腺，所以从理论上来讲这一概念完全可行，猪身上也可能长出人的器官。但要真正实现这一想法，还需要时间去做大量实验来验证。这样做成本会很高，但在我看来对于病患来说，这种方法得到的器官供体可能是最理想的。
《千人》：在基因改造猪进入广泛临床应用之前，我国在异种移植相关方面是否还需要做一些工作？
戴一凡：我国异种移植方面的相关法律还需完善，相关政策及标准的制定也亟需跟进。比如安全性标准的制定，可以参照国外的已有标准。目前国际异种移植协会正与美国和欧洲的FDA合作制定相关的政策和标准。而我国正在筹建直接挂靠中华器官移植协会的中华异种移植协会。如果国内的异种移植技术能够走在国际前端，中国的FDA就可以根据我国实际情况制定新标准。此外，有一些异种移植工作开展的特殊情况也值得考虑，因为国际上已有在紧急情况下不需FDA批准直接开展异种移植的案例。比如美国杜克有几位病人因急性肝昏迷，但是又拿不到人的供体肝，在有把握救治病人的情况下，医院的伦理委员会立即决定把猪的肝脏移植给病人，最后所有病人都渡过了危险期，并得到了供体肝移植，完全恢复了健康。而国内现在已经有养在洁净环境里的猪，如果有同等案例发生，我们也能够利用猪的肝脏帮助急性肝昏迷的病人解毒以渡过危险期。在紧急情况下，医院的伦理委员会即可讨论决定，及时为病患进行必要的异种移植。当然，为了保障病患身体的健康安全，对接受过异种器官移植的病人定期随访和体检也必不可少。
