(图片来源:herbert2512/Pixabay)
狒狒可以在跨物种移植研究中代替人类。现在,研究者们第一次尝试给狒狒移植了一个猪的心脏之后,狒狒在长达六个月的时间里依然活得很健康。
在四个相邻的围场中,移植研究者布鲁诺·赖克哈特饲养了四只进行过移植手术的快乐的狒狒。
“它们到处蹦蹦跳跳,吃喝玩乐,享受生活,”他说,“它们还会看电视——它们最爱的卡通节目是花栗鼠。”
最重要的是,他说,它们很健康而且很正常——更令人惊讶的是,事实上这移植的心脏的心跳频率对狒狒来说是很不习惯的。
生活在慕尼黑勒德维希马西米兰大学,赖克哈特实验室的四只狒狒,它们原本的心脏都经过手术移植了转基因猪的心脏。
其中有两只狒狒在活到90天后被安乐死了——这是国际心肺移植学会设定的任何非人类灵长类动物的生存期,以此来做一个基准,表明跨物种移植在人体试验中是足够安全的。
另外两只狒狒在莱克哈特的团队对它们实施安乐死之前又多活了两倍的时间。
未加入这一移植项目中的马里兰州大学外科医生兼心脏异种移植项目主任穆罕默德·莫希丁说那个生存期是一个非凡的成就。
你不能再去强调这一点,因为接下来就要进行临床实验了[进行人体实验]。
尽管猴子是我们进化中的表亲,在实验中可以很好地代替我们,但是非人类灵长类动物却是人体试验中无法成为器官捐献者的。
有一些人担心猴子的器官可能会将一些传染病带给人类接受者,并且灵长类动物养殖起来并不容易。
但是有一种动物人们已经有养殖并且是成群长大的,他们很容易从基因上编辑,并且有着与成年人类的器官奇怪地相似:家猪。
研究者们长时间将猪的心脏看作是解决目前供体短缺的潜在方法。
但即使人类可以将它们的心脏捐献给匹配的人,他们身上有一种免疫抑制剂,这使得跨物种移植不那么地简单。
赖卡特说:“以前用猪的心脏代替狒狒的心脏的试验中,有超过60%的狒狒在两天内死亡。”
“20年来,人们一致认为这几乎是不可能做到的,结果却是非常糟糕的。”
在过去的几年里,两个重要的发展为这一领域注入了希望:首先,像遗传学家杨鲁汉这样的生命科学公司的共同创建者,开始使用基因编辑工具crispr-cas9来删除猪基因组中可能对人类造成伤害或者引起免疫反应的部分。
Mohiuddin说:“我们能够对猪进行基因改造,使它更像人类。”
这大大降低了跨物种器官排斥的可能性。
然后在2016年,Mohiuddin的实验室进一步证明了狒狒在一颗基因工程猪的心脏植入他们的腹部之后,仍能存活近1000天——如果狒狒体内含某种免疫抑制剂的混合物。
Mohiuddin说:“原本的[狒狒]心脏仍然完好无损,并进行主要的运作。”
“这样做是为了测试不同的药物和基因,并表明我们能够成功地抵制排斥反应。”
在这项新的研究中,雷克哈特首先想知道,同样的基因工程编辑过的猪心脏——结合Mohiuddin使用过的免疫抑制剂方案——能够维持狒狒的生命体征。
但在这项新的研究中,前五个动物并没有活很长的时间,雷克哈特说,其中有三个几乎是立即死于心力衰竭。
“事实证明猪的心脏比人的心脏更易受到攻击,”他说。
在将心脏从猪的体内切除到植入狒狒的体内的这一过程中——也就是外科医生所说的“缺血时间”——心脏会遭受类似于心脏病发作时所造成的伤害。
他补充说,人类的心脏往往可以从这一伤害中恢复过来,但是猪的心脏却无法恢复。
所以雷克哈特在另一群狒狒身上尝试了一些新的方法。
这次,他把猪的心脏反复浸泡在一个实验营养液中,这个营养液是在瑞典隆德大学开发的,这一过程持续了几个小时。
研究者们认为,这种原本用于帮助人类心脏长距离运输的配方,可能有助于防止猪心脏过度恶化。
Mohiuddin说:“这甚至比立即移植心脏更有助于心脏的保存。”
这些狒狒在死前坚持了大约一个月的时间——这一次失败的原因是因为猪的心脏在猴子的胸膛里膨胀,最终挤压着胸腔所致。
Reichart说:“一头猪在四个月左右就会成熟,但狒狒需要10年左右的时间才能生长。”
“因此,猪的心脏在灵长类动物中生长,就好像它还在猪体内一样。”
我们只是大吃一惊。没有人在这之前经历过类似的情况——心脏就像一个肿瘤一样快速生长。
在Reichart的第三组实验中,他添加了一种名为temsirolimus的免疫抑制剂,这种药物也可以阻止猪心脏不必要的生长。
在这次试验中,除了一只狒狒在手术后51天死于机械性心力衰竭外,这组中接受移植的其他的狒狒都健康地存活了下来,直到90或180天(官员批准的研究议定书要求采取的行动)研究人员将他们安乐死。
研究小组在周三的《自然》杂志上发表了他们的研究结果。
这项研究给跨物种移植研究人员注入了活力,在他们经历了几十年时而令人沮丧的尝试之后说人体试验的跨物种移植终于有希望了。“现在我们真的很兴奋,”印第安纳大学植物外科医生和跨物种移植研究实验室主任,伯辛·埃克塞说,但他并没有参与这项新的研究。
他说:“最后,在美国,我们开始谈论什么时候可以开始人体试验——首先可能是在一些[猪]比如肾脏或胰腺细胞的器官上进行实验,用来治疗糖尿病。”
与心脏移植失败不同,肾或胰腺衰竭不会最终导致死亡。
未参加这一试验项目的杜克大学的外科医生,《美国移植杂志》的编辑AllanKirk说,在人类跨物种移植试验真正开始之前,还有很多工作要做。值得注意的是,成功的跨物种器官移植所必需的特殊免疫抑制剂药物,目前还不适用于人类,而且它们可能存在不可忽视的副作用。
在Reichart和Mohiuddin的早期研究中所用到的关键药物被证明会导致人中风。新的研究中所使用的药物虽然相似,但雷克哈特仍然需要将它在人体试验中进行测试。
柯克说:“所有这些东西都需要花费很长的时间去研究。”
对于这一问题,其他跨物种移植研究人员也表示赞成,但这并没有降低他们对赖克哈特研究狒狒的热情。
Mohiuddin说:“看到这一切不仅是情绪化的,也是很难想象的。”
“我们刚养了这头狒狒,这个狒狒它有一头猪的心脏——而且它还活着。”
“这不是科幻小说,而是真实存在的。”
翻译:仇艳菲
审校:王泽宇
作者:Angus Chen
引进来源:科学美国人