其中一個(gè)被看好的器官來(lái)源就是豬。雖然“全身都是寶”，但豬的基因組中卻有一個(gè)備受關(guān)注的潛在威脅——豬內源性逆轉錄病毒（porcineendogenousretroviruses,PERV），人類(lèi)細胞具有被這種病毒感染的風(fēng)險。

　　首批出生時(shí)DNA中不含PERV的小豬

　　不過(guò)，最新的好消息是，豬器官的人類(lèi)移植變得更加安全了，因為科學(xué)家們已經(jīng)從根本上成功“團滅”PERV！

　　今日，《科學(xué)》雜志在線(xiàn)刊登了一項重量級的研究。來(lái)自浙江大學(xué)、云南農業(yè)大學(xué)、重慶第三軍醫大學(xué)、哈佛大學(xué)以及其他科研機構與公司的團隊使用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，一舉解決了將豬器官移植到人體內的關(guān)鍵難題。這項研究的通訊作者是2017全球青年領(lǐng)袖，80后科學(xué)家楊璐菡博士。

　　數十年來(lái)，異種器官移植一直被視作緩解人類(lèi)器官供應短缺的可能途徑，外科醫生也一直在嘗試將動(dòng)物的器官移植到人體。

　　但幾乎所有的嘗試都以失敗告終，女?huà)敕埔粒˙abyFae）就是其中非常著(zhù)名的一例。1984年，女?huà)敕埔两邮芰酸翎舻男呐K移植，20天后死亡。

　　盡管親緣關(guān)系接近，由于靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物每胎產(chǎn)仔少，成熟周期長(cháng)，不能滿(mǎn)足大量的科研及移植需求。而豬繁殖快，易于飼養，極大地降低了科研成本，更重要的是，無(wú)論從解剖學(xué)還是生理學(xué)指標上，豬的器官都與人類(lèi)極為接近。因此，選擇豬作為異種器官移植供體成為國際共識。

　　但問(wèn)題也隨之而來(lái)，與狒狒相比，人類(lèi)與豬的親緣關(guān)系（生物學(xué)差異更大）明顯更遠，因而豬的器官也更容易被人體排斥，產(chǎn)生強烈的免疫排斥反應。不僅如此，PERV也是一個(gè)無(wú)法忽略的問(wèn)題——這種病毒的序列存在于豬的DNA中，因而極有可能通過(guò)器官移植感染人類(lèi)細胞。

　　其實(shí)，已經(jīng)有科學(xué)家將豬胰腺細胞植入糖尿病患者體內了，而且并未發(fā)現PERV感染的跡象。但這些細胞首先是數量極少，其次是使用了相應的保護措施。這種情況與移植整個(gè)器官完全是兩個(gè)概念。

　　除此之外，為了讓人體不對豬器官產(chǎn)生排異，可能還需要使用抑制類(lèi)藥物，來(lái)阻止免疫系統攻擊外來(lái)器官，可一旦人體免疫系統被抑制，PERV病毒將更容易對人類(lèi)造成傷害。

　　幸運的是，科學(xué)家們迎來(lái)了“基因魔剪”CRISPR。帶來(lái)本次突破的GeorgeChurch和楊璐菡也是最早投身于基因編輯技術(shù)的開(kāi)發(fā)人員，他們曾有一個(gè)想法：高效的CRISPR能否用于“引導”RNA和DNA切割酶針對豬細胞的全基因組進(jìn)行精確編輯。

　　在2015年，他們共同創(chuàng )立了專(zhuān)注于器官移植的eGenesis公司，楊璐菡擔任該公司的首席科學(xué)家。而早在攻讀博士學(xué)位的過(guò)程中，楊璐菡就意識到器官移植對全人類(lèi)的重要性。這位畢業(yè)于北京大學(xué)，并于哈佛大學(xué)獲得了博士學(xué)位的80后姑娘曾表示：“我們希望這家公司（eGenesis）能創(chuàng )造出患者不需等待就可進(jìn)行器官移植的新世界。”

　　同一年，他們使用CRISPR技術(shù)使豬基因組內62個(gè)PERV基因同時(shí)失活。這在當時(shí)被認為是通過(guò)CRISPR實(shí)現精確、廣泛遺傳改變最成功的例子。它也為人們帶了希望：這一技術(shù)最終可讓豬器官適合于人體。

　　eGenesis公司2015年的研究成果屬于細胞水平的試驗。而現在，通過(guò)基因編輯工具CRISPR，eGenesis公司使豬胚胎中該病毒的25個(gè)拷貝全部失活，將這些胚胎植入母豬的體內后，健康小豬順利誕生。目前，該公司已經(jīng)通過(guò)這種方法獲得了37只小豬，在4個(gè)月的觀(guān)察中，這些小豬均發(fā)育正常且體內無(wú)病毒（活性）。

　　來(lái)自德國羅伯特·科赫研究所（RobertKochInstitute）研究所的病毒學(xué)家JoachimDenner一直在從事神秘的PERV測序相關(guān)研究，他表示：“如果這個(gè)消息屬實(shí)，這將無(wú)疑具有極其重要的意義……但凡有可能敲除豬基因中的PERV病毒，我們應該毫不猶豫！”

　　eGenesis公司進(jìn)行研發(fā)的策略

　　傳統的基因編輯過(guò)程非常緩慢且漫長(cháng)，敲除一個(gè)基因的兩個(gè)拷貝常常需要幾代豬的繁殖，如果需要加入人類(lèi)基因，那么時(shí)間可能還要X2。來(lái)自馬里蘭大學(xué)醫學(xué)院的外科教授MuhammadMohiuddin認為，與傳統的基因編輯相比，使用CRISPR技術(shù)同時(shí)對多個(gè)基因進(jìn)行剪切可以節省大量的時(shí)間。他同時(shí)也是另一個(gè)異種器官移植項目的負責人（并未參與此項研究）。

　　值得注意的是，雖然這些病毒可能會(huì )感染人類(lèi)組織，但目前并沒(méi)有證據證明這會(huì )導致人類(lèi)的健康問(wèn)題。

　　“除了這些病毒，異種器官移植在臨床應用上還有其他一些限制因素”，Mohiuddin說(shuō)到，話(huà)意直指在動(dòng)物器官移植過(guò)程中機體產(chǎn)生的免疫反應。楊璐菡也認為，要想這些基因編輯豬的器官在人體上試用，仍舊需要數年的等待。

　　也就是說(shuō)，豬器官人體移植目前面臨的兩大問(wèn)題分別是：一是豬的基因組內含有內源性逆轉率病毒序列，可以感染人類(lèi)；二是豬的器官在人體內會(huì )觸發(fā)嚴重的免疫風(fēng)暴，產(chǎn)生免疫排斥反應。

　　解決了前一個(gè)問(wèn)題，后一個(gè)問(wèn)題將是eGenesis公司需要攻克的下一個(gè)難關(guān)。接下來(lái)，eGenesis將繼續使用CRISPR技術(shù)對免疫系統相關(guān)基因進(jìn)行修飾。

　　CRISPR-Cas9技術(shù)有望解決豬器官進(jìn)行異種移植時(shí)面臨的挑戰

　　隨著(zhù)技術(shù)的突破，還有一個(gè)問(wèn)題也逐漸浮現出來(lái)：這種技術(shù)上的重大跨越反而使得人們對異種器官移植心生恐懼。由于PERV病毒風(fēng)險的不確定性，有人擔心過(guò)度的編輯將會(huì )使得原有的器官發(fā)育過(guò)程變得更加復雜，而且美國FDA已經(jīng)明確要求，在未來(lái)的人體實(shí)驗中也必須使用無(wú)PERV病毒的豬。

　　阿拉巴馬大學(xué)伯明翰分校的移植免疫學(xué)家大衛·庫珀（DavidCooper）說(shuō)：“很顯然，這些尚未解決的問(wèn)題使得豬器官移植的道路變得更加的崎嶇。”

　　楊璐菡個(gè)人簡(jiǎn)介

　　楊璐菡本科畢業(yè)于北京大學(xué)，并于哈佛大學(xué)獲得了博士學(xué)位。在哈佛，她師從有“合成生物學(xué)之父”美譽(yù)的美國科學(xué)院與工程學(xué)院雙料院士GeorgeChurch教授，研究CRISPR-Cas9基因編輯系統。2011年至今，她已在《科學(xué)》、《NatureCommunications》、《NatureMedicine》等雜志上發(fā)表了數十篇論文，最高單篇引用數超過(guò)了3000。

　　2017年入選世界經(jīng)濟論壇（WorldEconomicForum）評出的“全球青年領(lǐng)袖”。此外，她共同創(chuàng )立的生物技術(shù)公司eGenesis宣布獲得了3800萬(wàn)美元的融資，并有望利用火熱的CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，攻克人類(lèi)器官移植的難題。