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人类可移植器官的紧缺，让研究者们转向动物们需求答案。一方面，为今后需要器官移植的患者提供了希望；另一方面，这些研究可能带来潜在的伦理问题。

撰文 | 冬鸢

审校 | 栗子

每年，世界各地都有大量的患者排着队等待器官移植，但真正能等到可移植的器官的人，少之又少。

根据发表在《柳叶刀》（THE LANCET）上的一项研究，2010年全球需要肾脏移植的患者在4902万到9701万之间，但真正接受了肾移植的患者仅有2618万。也就是说，仅这一年，就有超过两百万人可能因为没有等到肾移植而死亡。

其实肾脏的移植需求已经算相对好解决的问题了，因为通常肾脏捐献者失去一个肾还能继续存活——但即便如此，每年可供移植的肾还是寥寥无几。而如果患者需要移植心脏一类的器官，想找到合适的捐献者只会更难。

人类器官捐献者如此稀缺，于是科学家把目光投向了动物——能否将动物器官移植到人身上，从而解决可移植器官不足的问题呢？

动物器官移植到人体

要实现这个设想，科学家需要解决着许多难题，比如如何降低人体对另一物种的器官的免疫排斥反应、以及如何避免人畜共患病风险等。

不过，最近的一些研究成果，带来了不少好消息。

2022年1月，美国马里兰大学的一个研究团队将基因编辑（主要是为了降低免疫排斥反应）后的猪心脏移植到一名患者体内，完成了全球首例猪心脏移植手术。这颗猪心脏，在患者体内成功跳动了两个月。而同一个研究团队在今年9月份进行了第二次猪心脏移植手术，将另一颗转基因的猪心脏，移植入了一名患有晚期心脏病的58岁男子体内。



全球第二例接受猪心脏移植的患者（图片来源：University of Maryland Medical Center）

7月14日——几乎是第二例猪心脏移植手术的同时——纽约大学兰格尼健康中心的团队，将转基因的猪肾连同猪的胸腺移植到一名脑死亡受捐者体内。这颗猪肾在这名受捐者体内工作了两个月，期间没有产生明显的免疫排斥反应。

随后，在几天前发表于《自然》（Nature）的一项研究中，科学家对供体猪进行了69处基因编辑，让移植了这颗猪肾脏的食蟹猴存活了两年多。

尽管这些研究为异种移植（将动物器官移植到人体内）带来了曙光，但猪的器官终究不是人的。无论科学家怎样通过基因编辑降低免疫排斥，异种器官依然比不上来自人类的同源器官。

让动物体内长出“人源”器官

一些科学家设想：如果让动物体内长出人源的器官，这个问题是不是也就可以解决了呢？

基本方法是：在动物胚胎发育早期，向动物胚胎内植入人类多能干细胞，从而构建人类和动物的嵌合体胚胎。而如果能让嵌合体的特定组织或器官主要由人源细胞构成，那么这些组织或器官，就有潜力移植到人类身上。

针对这个设想，科学家也已经取得了可观的成就。在啮齿动物模型中，研究者成功让小鼠体内长出了大鼠的胰腺、胸腺、心脏和眼睛的组织。而前几年，科学家已经成功在猪体内培育出了人源的骨骼肌和内皮。

接着，在上个月发表于《细胞·干细胞》（Cell Stem Cell）的最新研究中，中国科学院广州生物医学与健康研究院的研究人员，在猪胚胎中培育出了人源肾脏。他们通过基因编辑，让猪胚胎不能自己发育出完整的肾，并向胚胎中注入一种经过改造的人源诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPSC），由它们完成猪胚胎中肾的后期发育过程。最终，研究者在猪胚胎内得到了含有相当一部分人源细胞的肾脏。

这项研究登上了《细胞·干细胞》杂志的封面，封面图是一只颇具“神性”的猪，手拿装有iPSCs的葫芦，腰间挂着人源肾脏，长着翅膀在天空翱翔，仿佛有拯救万千需要肾脏移植的患者的能力。 



《细胞·干细胞》杂志封面（图片来源：CellPress）

但事实上，研究人员并没有让这些胚胎发育为成猪，以研究其体内的人源肾脏是否能用于移植。在胚胎发育的第25或28天，研究人员就终止了妊娠。而他们这样做，可能是出于多方面的考量，而其中一个主要的原因，是为了避免相关的伦理问题。

人和其它动物的界限

研究人员发现，在这些发育到25天或28天的嵌合体猪胚胎中，除了肾脏有人源细胞，在胚胎的其它一些区域也有少量的人源细胞，包括大脑和脊髓。

而很多国家的法律，以及包括国际干细胞研究协会（ISSCR）、实验动物管理和使用委员会（IACUC）在内的相关机构和委员会，都禁止可能导致人类干细胞进入实验动物中枢神经系统和生殖系统的研究。在这项研究中，研究者也是出于此考量，而提前终止动物的妊娠。

这样的担忧不无道理。因为这种跨物种嵌合体的构造，实际上模糊了物种间的界限。或许站在人类的角度，我们只把猪当作一个承载人源器官的工具；但从猪的角度来说，接受了人源细胞后，它越来越像人了。

假若真有部分人的细胞转移到了猪的大脑中，并最终成功发为猪脑的一部分。那么这只拥有人类脑细胞的猪，能不能感知人类所感知的世界，会不会像人类那样思考，又会不会产生类似人类的情感呢？若是如此，那它到底算猪还是人呢？

同样，假若生殖系统中混入了人源细胞，可能会导致猪产生人源配子。那么这只可以产生人类配子的猪，到底是猪还是人呢？



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总之，这些尝试，都面临着模糊人类和实验动物的物种界限的风险，而这会引发严重的伦理问题。因此科学界还不敢轻易把相关研究进行到底。

不过，即使有各种伦理审查的限制，一些科学家仍然能找到绕过现有伦理限制框架的方法，让研究继续下去。

2013年，科学家曾将人类神经胶质细胞前体细胞导入小鼠，最终在小鼠大脑中发育出了大量人源的神经胶质细胞。而该拥有人类胶质细胞的小鼠，表现出了比其它小鼠更强的学习能力。

去年年底发表于《自然》（Nature）的一项研究中，研究者将由人类干细胞得到的皮质类器官移植到了大鼠大脑后，这些人源皮质神经元能够接入大鼠的神经通路并控制宿主大鼠的行为。

接着，今年年初，在发表于《细胞·干细胞》（Cell Stem Cell）的另一项研究中，研究者又把人类前脑类器官接入了成年大鼠的视觉皮层，通过形成突触连接了大鼠的视网膜和视觉系统，参与其视觉信息的处理。

……

一方面，这些研究让人类更了解自己，为医学上拯救更多患者的生命带来了希望。以后，猪肾（不管是猪源的还是人源的）以及其它猪器官，将会更有希望在人类身上成功移植。

但另一方面，人们担忧的伦理问题可能会持续在一些研究中引发争议。

比如，最近预印本网站bioRxiv上线了一项未经同行评审的新研究，研究者通过基因编辑让小鼠胚胎的前脑发育能力缺失，同时导入了大鼠的胚胎干细胞，最终得到的小鼠的前脑大部分是由大鼠的细胞构成的，并且能够正常工作。通俗一点说，研究者或已成功让小鼠长出的大鼠的脑子。

那么，以后会不会真的有研究，会让猪头长出人脑呢？如果真的发生了，到时候人们又将会如何看待这样的事件呢？