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猪肉生产商的新主意:猪器官人类移植

2017/08/25 来源:医谷
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导读
近日,据多家外媒报道,全球最大的猪肉食品公司万洲国际有限公司(WH Group) 旗下全资附属公司史密斯菲尔德食品公司(Smithfield Foods)成立了一个生物科学部门,该部门计划探索将其猪用于医疗目的的可能性,包括生长可以移植到人类中的组织和器官。

本文内容转载自“医谷”。


近日,据多家外媒报道,全球最大的猪肉食品公司万洲国际有限公司(WH Group) 旗下全资附属公司史密斯菲尔德食品公司(Smithfield Foods)成立了一个生物科学部门,该部门计划探索将其猪用于医疗目的的可能性,包括生长可以移植到人类中的组织和器官。

史密斯菲尔德食品公司成立于1936年,总部位于美国弗吉尼亚州。其母公司是家喻户晓的食品双汇火腿肠的万洲国际,前身即为双汇国际,于2014年1月更名。2013年万洲国际以71亿美元成功并购史密斯菲尔德,成为全球最大猪肉加工企业,也成为中美史上最大的并购案。


作为万洲国际进军生物科学行业发展战略的第一步,新部门生物科学部利用肉类生产处理过程中所产生的副产品,探讨新方法和新科技,就组织再生和合适移植人体器官供应方面寻找对策。

史密斯菲尔德新生物科学部副总裁考尼·斯坦顿(Courtney Stanton)在接受采访时表示:“我们一直以来都是以食物为重点的工作,生产面包黄油相搭配的培根、香肠以及新鲜的猪肉,这次我们想让医学界和科学界知道,医疗也是我们的关注对象了。”

猪源生物医疗用途历史悠久

在人类医学中使用猪的想法已经存在了很长时间。新食品经济指出,第一次人-猪角膜移植发生于1838年。但是猪胰岛素是第一个被证明猪肉副产品可以大规模拯救人类生命的产品。

儿童患上糖尿病曾经相当于被判定死刑。唯一的治疗,就是饥饿疗法。然而,在1923年,礼来开始销售从猪胰脏提取的胰岛素。一个患有糖尿病的孩子,用胰岛素治疗后,可以从饥饿和虚弱的状态神奇地恢复到饱满的状态,这是当时的奇迹药。

每天清晨,满载着冰冻猪和牛胰腺的卡车从芝加哥列队开进礼来公司的印第安纳波利斯工厂里,在那里经过有条不紊的切割、浸泡、蒸馏和提纯,变成一瓶瓶比金子还宝贵的胰岛素。

一张照片显示需要10,000磅重的胰腺可以制造一磅浓缩的胰岛素晶体。

胰脏不是唯一的猪源性药物的主要器官。一份来自1900年普渡大学合作推广处的报告中,列举了一系列可用于制药产品的猪器官:肾上腺(类固醇),松果体(褪黑激素),甲状腺(甲状腺素代谢紊乱),甲状旁腺(血钙内容),血液(血液凝固凝血酶),垂体腺(包括生长在内的几种激素)等等。

另外,相比胰岛素这种单一简单的生物大分子来讲,更具复杂多样性的猪器官也被研究用于医疗。例如,猪早已被用作心脏瓣膜的供体。心脏瓣膜控制心脏周围血液的流动。用于移植给人类的猪心脏瓣膜已经通过化学方法清除了细胞,在移植之后,人类细胞会自然围绕它生长。

已经剥离细胞的猪心脏,人类细胞可以在其中一天生长成可移植的器官。

虽然心脏等复杂器官的异体移植距离临床应用还相对遥远,但是马里兰州美国国家心肺和血液研究所的穆罕默德·莫胡伊丁医生领导的研究团队已经证实一只狒狒在移植了猪的心脏后又存活了一年多。这项研究进一步证明了一些人的预言:动物器官可以用于拯救那些急需等待器官移植的人。

2016年,安徽一位58岁的李大爷因用脱粒机收玉米粒时,被一颗飞出的玉米粒击中右眼,导致眼角膜发炎有失明的危险,急需进行角膜移植手术。最后在苏州一家医院成功实施人工生物眼角膜移植手术,不过这次为李大爷捐献角膜的却不是人,而是“二师兄”(猪)。李大爷的视力终于获得了好转。

最近,据《新科学家》杂志报道,新西兰活性细胞技术(Living Cell Technologies)公司在采用猪的细胞植入4位帕金森病患者参与临床试验中,表现出诱人前景后,上个月又完成了对18名帕金森病患者的移植手术试验,并设置了对照组,试验结果预计今年11月揭晓。

该公司研究人员设计出一种多孔微型“胶囊”,每个可容纳1000个猪脑细胞。这种胶囊使猪脑细胞分泌的生长因子能渗透到周围的患者脑组织里,同时保护猪脑细胞不受患者免疫细胞攻击。新近接受移植的18名患者大脑两侧都被植入胶囊,数量最多达到120个,研究人员希望进一步验证该疗法的效果。

供不应求的紧缺局面与异体移植的壁垒

据世界卫生组织公布的数据显示,移植器官匮乏目前仍是个全世界性难题,全世界对器官需求量已远远大于器官供给。由于供体数量的极度匮乏,大多数患者无法接受治疗。即使是在器官捐献率较高的美国,每10分钟就会新增一名需要进行器官移植的患者,平均每天有22人在等待器官移植中死去。

目前关于器官移植和器官再造,有不同的研究方向:有的科学家致力将人类自身细胞体外转化为干细胞,培育成相应组织器官,用于器官移植;还有的专攻异种器官移植,猪器官移植研究就属于后者。

为什么是猪?世界卫生组织在其关于异种移植的临床研究规范中指出:猪有可能成为移植病人无限量的高质量器官、组织和细胞供体资源。猪的肾脏、心脏、胰岛、神经细胞等脏器,与人的相应器官、组织和细胞,在结构和功能上几乎完全一致,从结构和功能上可以替代人源性器官供体,而且猪可以经过基因修饰提高异种移植的治疗效果。

Smithfield猪肉生产农场

据医谷小编了解,史密斯菲尔德公司已经开始从每年屠杀的1600万头猪中获取医用材料。该公司目前拥有全美超过51%的农场,并直接向制药和营养保健品公司出售副产品,这些公司利用副产品材料开发专治消化不良、甲状腺功能减退及深静脉血栓等问题的药品。史密斯菲尔德生物科学部在这个基础上再战下一城,探索新的方法和技术,处理组织再生和寻找适合移植人体器官的供应等问题,计划今后与研究猪器官移植的科研人员及医疗机构直接对接,将实验所需的主要器官和猪皮直接销售给他们。

目前,美国用于医疗、宠物食品及非食物用途的猪原料市场总规模达到了1000多亿美元。史密斯菲尔德生物科技的副总裁Courtney Stanton表示:“作为一家食品公司,我们有责任保证饲养的猪得到最大程度的利用,尽量减少浪费。通常猪身上有很多部位不会食用,比如心脏,我们希望‘废物’利用,甚至‘变废为宝’,将它们投入医用,造福更多的人。”

但是,将猪器官移植人体主要有两大障碍:首先,猪的内源性逆转录病毒(PERV)是嵌在基因组里的,在猪体内不会有毒性,在人体内却会激活;其次,人体免疫系统的移植排斥反应,受者的免疫系统在识别出异体组织或器官后,会对其发起攻击、破坏和清除。目前的研究确定了26种存在种间交叉感染风险的病原体。2001年,瑞士制药公司诺华(Novartis AG)就因为担心猪体内的病毒会传染给人类,而叫停了其价值10亿美元的异种移植实验。

CRISPR让猪移植如虎添翼

异种器官移植(X enotransplantation)是指将动物组织移植到人类身上,一度被认为是医学发展的下一个伟大突破,可以彻底解决器官短缺问题,最早可以追溯到1682年,荷兰外科医生约布·J·范·米克恩报告说,他用狗骨头碎片修复了一名俄罗斯士兵的头骨。得知消息后,教会当局大惊失色,下令移除这块动物骨头,但是它已经和士兵的头骨完全地长在了一起,无法摘除。后来,亚历克西斯·卡雷尔开创的血管缝合技术为1902年的首例真正意义上的器官移植奠定了基础。

异种移植,虽然目前还面临诸多困难,但已经到了迎来突破的重要时刻。正如肝移植之父Thomas E. Starzl所言:“任何技术在昨天看来可能是不可思议的,今天看来也仅仅是能勉强做到的,但是明天也许就会成为一种常规手段。”

杨璐菡博士

随着基因改造技术的应用,排斥问题正在逐步得到解决。一些猪经过了基因改造,不再生产一种叫半乳糖转移酶的猪蛋白,而这种物质正是引起人类免疫系统攻击的主要原因。另外,对于病毒感染问题,哈佛医学院遗传学教授乔治·丘奇(George Church)和杨璐菡博士团队,利用新的基因编辑技术CRISPR/Cas9,一次性的敲除了隐藏着猪基因组中的62个PERV片段,体外实验验证病毒的感染率被削弱了近1000倍,从而解决了猪内源性逆转录病毒感染风险。2015年,他们联合创立的名为Egenesis 的生物技术公司还获得了3800万美元(约合2.6亿人民币)创投,他们开始专门培育出不会引发排异或传染病毒的猪,为异种器官移植开辟道路。再生医学公司Revivicor公司还在弗吉尼亚州的农场养殖有一定的人类遗传相似性给猪,该小组已经向猪的肝脏,肾脏和心脏添加了五个人类基因。

此外,由美国、中国和丹麦研究人员联合研究,利用CRISPR基因编辑技术,去除了猪基因中的威胁性病毒,成功解决猪器官用于人体移植最重要的安全性问题的一项重要生物学成果发表在今年8月11日的国际学术期刊《科学》上,《科学美国人》《新科学家》等多家外媒同时报道。科研人员使用CRISPR-Cas9基因技术与克隆技术相结合,让猪基因组中25个基因位点的此类病毒全部失活,培育出有史以来完全清除了PERV的37只健康猪仔,现在存活15只,最大的已四个月。该项研究由杨璐菡所在的美国eGenesis公司、哈佛大学医学院、中国云南农业大学和丹麦奥胡斯大学等机构共同合作研究。

展望

当卑微的火腿原料变成了能够救人性命的超级英雄,是否会改变人类和原来被视为餐桌上的食物的动物关系?当知道你的伯父的胸腔里跳动着一颗猪的心脏,你是否还能够像从前一样享用美味的火腿熏肉?也许,在未来某一天,我们看到农场里饲养的猪不是成为餐桌的美味,而是以防突然需要移植心脏、肾脏或肝脏的准备,已成“家常便饭”,毕竟,一颗可以用于器官移植的猪心脏的价格比它们目前的价格要高很多。

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