Science & NEJM:利用CRISPR/Cas9有望让猪成为病人的器官供者
生物谷 · 2016/03/25
来自中国浙江大学动物科学学院、美国哈佛大学和麻省总医院的研究人员发现一种新的基因编辑技术--- CRISPR/Cas9系统---出人意料地提供帮助,在器官移植中解决猪内源性逆转录病毒带来的问题。


尽管在农业环境中,猪比较懒散,但是在生物医学实验室培养的猪足够干净以至于很多人将欢迎---确实,应当欢迎---使用它们的组织用作拯救生命的移植物。用于移植的心脏瓣膜通常来自猪和奶牛。

但是想要将整个猪器官移植到需要新的心脏、肝脏、肾脏或肺部---异种器官移植(xenotransplantation)的病人体内---并不是这么简单的事。除了受者免疫系统倾向于排斥异体组织所面临的常规挑战外,利用猪器官填补人器官供应和需求之间的巨大缺口还必需解决猪内源性逆转录病毒(porcine endogenous retrovirus, PERV)带来的问题。

毕竟,PERV是令人毛骨悚然的。在遭受压力之下,猪细胞泵出PERV,随后它们能够感染猪移植器官旨在拯救的病人。在异种器官移植的全新领域---猪能够为在美国等待器官移植的12万病人中的一些人提供器官---中,科学家们必需找到一种方法解决来自PERV的威胁。

在一项新的研究中,来自中国浙江大学动物科学学院、美国哈佛大学和麻省总医院的研究人员发现一种新的基因编辑技术--- CRISPR/Cas9系统---出人意料地提供帮助。它能够更加快速地、更加高效地和更加准确地进行分析、替换和改善来自DNA的有问题的基因。相关研究结果近期发表在Science期刊上,论文标题为“Genome-wide inactivation of porcine endogenous retroviruses (PERVs)”。

2016年3月17日那期New England Journal of Medicine期刊将这一进展描述为“基因工程的壮举”,有可能为异种器官移植扫清道路。美国斯克里普斯研究所研究员Daniel R. Salomon博士描述哈佛大学研究人员如何“通过基因改造可一步让60多个PERV拷贝失活,因而将来自PERV的传染风险降低了三个数量级。”

Salomon写道,这种剪切猪基因组的策略似乎解决了利用猪作为移植器官来源的两个关键挑战:通过关闭PERV产生,研究人员大体上降低受者感染上这种逆转录病毒的风险,同时降低这些“异种抗原(xenoantigen)”的存在触发受者免疫系统对异体器官发起大规模免疫攻击的概率。

猪远远不能解决世界上供者器官的大规模短缺。在美国马里兰大学医学院的一家实验室中,外科医生已进行50多例猪器官移植,即将猪器官移植到诸如狒狒之类的灵长类动物中以便更好地理解异体器官器官中的免疫反应和利用基因编辑改善存活的前景。迄今为止,还没有受者能够存活超过数天。

Salomon博士警告道,在实际的病人治疗中,使用CRISPR/Cas9基因编辑技术还存在“主要障碍”。科学家们仍然必需发现方法确保不会发生“脱靶”效应,比如破坏位于研究人员操纵的基因序列上游或下游的被激活的基因。他写道,他们还需要发现方法让基因编辑过程更加高效。他补充道,如果需要抑制人体免疫反应的话,那么还需更加详细地理解人体对异体器官的免疫反应。

他写道,“不过,重要的是,在单个细胞中敲除掉60个不同的PERV聚合酶基因拷贝将导致人们培育出新的适用于异体器官移植的猪品种。在这种猪品种中,PERV传播到免疫受损的病人体内的风险显著下降。”

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