在动物身上培育人的器官？斯坦福教授：若成功将挽救许多生命

“如果研究取得成功并能够为患者提供自体器官，就可以挽救许多患者的生命或提高他们的生活质量，并大大降低医疗费用。”

11月7日，在腾讯科学WE大会上，干细胞生物学家、斯坦福大学、东京大学教授中内启光在演讲中分享了“异种培育人体器官”挑战项目。

斯坦福大学、东京大学教授中内启光 腾讯网 图

该项目尝试在动物体内培育功能完整的可移植的人体器官，解决在器官移植中缺乏捐献和免疫排斥问题。去年7月，他首次获得批准进行含有人类细胞的动物胚胎实验。

技术的基础是人工诱导多能干细胞 ：2006年，日本科学家山中伸弥发现可以通过4种因子，让正常细胞逆分化成为胚胎干细胞。该技术让山中伸弥获得了2012年诺贝尔生理或医学奖，并启发了中内启光的研究思路：在动物体内的生长环境中，通过使用诱导多能干细胞技术制造嵌合体的方法来培育器官。

在演讲中，中内启光描述了一种听上去难以想象的场景：假设有一位晚期心衰患者，先生成该患者的诱导多能干细胞，然后将其注入有有器官形成障碍的猪胚胎的囊胚中（该胚胎经过基因改造无法自我形成心脏），最终生成人-猪嵌合体。

所谓“嵌合体”，指的是着不同基因背景的两种或更多种血清型和细胞的混合体、

“这个嵌合体全身都应该有人类细胞，尤其心脏应该完全是由人类细胞组成的，所以当这只嵌合体猪长到一定程度，我们就可以取出心脏供人体移植。”中内启光说，“尽管这颗心脏是在猪体内培育的，但心脏细胞完全来自病人自己的诱导多能干细胞，所以它本质上属于自体器官移植，也就是病人自己的细胞和心脏移植到自己体内，所以移植时和移植后都不需要免疫抑制，这就是我的设想，人们称之为囊胚器官互补。”

“这听起来像科幻故事，但我们已经通过啮齿类动物实验得到了很好的数据验证。”中内启光说。

中内启光介绍了在两种鼠类之间的实验，大鼠和小鼠为两种不同的鼠类，彼此不能交配。

中内启光尝试培育出有大鼠胰脏的小鼠：将大鼠的多能干细胞注入删除了Pdx1基因的小鼠的胚胎内，得到的嵌合体胰脏与小鼠胰脏一样大小。

在完全相反的实验中，即将小鼠的诱导多能干细胞注入大鼠的胚胎，得到了和大鼠胰脏一样大的嵌合体胰脏。“看来决定器官大小的不是细胞，而是发育环境，发育环境似乎决定了器官的大小。”

随后，中内启光尝试从大鼠生成的巨大的小鼠胰脏中提取出胰岛，然后将100个胰岛移植到了有糖尿病的小鼠体内，所有接受胰岛移植的小鼠的血糖水平都在一年后恢复正常，“最重要的是，没有发生排异反应，我们没有对小鼠进行任何长期免疫抑制。因为胰脏细胞都是来自小鼠自身的，尽管胰脏是在大鼠体内生长的。”中内启光说。

中内启光介绍，现在其团队正在斯坦福大学进行人-羊嵌合体培育实验：将人类诱导多能干细胞注入绵羊胚胎，然后将这些嵌合体胚胎移植到代孕母羊的体内。不过，中内启光发现，虽然人类诱导多能干细胞注入了母羊体内，但它们会随着时间的推移而消失。

“所以我们认为跨物种嵌合体的形成是有壁垒的，我们称之为异种壁垒。我认为这似乎反映了两个物种之间的基因或进化差异，这种差异在鼠类啮齿动物之间比在人与猪或羊之间要小，因此了解和改造这一异种壁垒，可能就是在动物体内成功培育人体器官的关键。”

在动物体内培育人类器官，面临的不仅仅是技术挑战，还有来自伦理的审视。

中内启光强调，其所有研究都是在得到相关机构的批准下进行，这些机构包括政府部门以及斯坦福大学道德委员会和相关的动物实验委员会。

他表示，器官移植目前是治疗晚期器官衰竭的唯一方法，但该疗法始终面临器官捐献不足的问题，“仅仅在美国，就有10万多人在等待器官移植，但只有3万人能够获得移植。”而且即便病人足够幸运得到了移植，也必须吃药来抑制免疫系统，防止人体对移植器官产生排异反应。

因此，中内启光认为，如果研究取得成功并能够为患者提供自体器官，就可以挽救许多患者的生命。