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標(biāo)題: 對(duì)豬應(yīng)用基因編輯 [打印本頁(yè)]

作者: 畜牧編輯 時(shí)間: 2016-1-25 09:30
標(biāo)題: 對(duì)豬應(yīng)用基因編輯

　　CRISPR技術(shù)強(qiáng)大的能力在編輯動(dòng)物基因方面已經(jīng)取得了相當(dāng)多的成果，僅僅將這一技術(shù)應(yīng)用到豬身上，就可以產(chǎn)生人類(lèi)血液所需要的蛋白，甚至有可能產(chǎn)生可供人類(lèi)移植的器官。

　　基因編輯技術(shù)CRISPR被美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)選為2015年十大突破之首。除了對(duì)人類(lèi)基因和胚胎的編輯引發(fā)巨大爭(zhēng)議外，目前這一技術(shù)在編輯動(dòng)物基因方面取得了相當(dāng)多的成果，為治療人類(lèi)疾病和生產(chǎn)人類(lèi)所需的產(chǎn)品提供了廣闊前景。研究人員已經(jīng)能用CRISPR來(lái)編輯豬、魚(yú)、猴子、羊、兔子、老鼠、蝴蝶等動(dòng)物，僅僅對(duì)豬進(jìn)行基因編輯，就可以為人類(lèi)提供很多服務(wù)和產(chǎn)品。

　　產(chǎn)生人類(lèi)蛋白

　　人血白蛋白（HSA）是人血漿中的蛋白質(zhì)，其作用既廣泛又重要，因?yàn)樗鼈冊(cè)隗w液內(nèi)可以運(yùn)輸脂肪酸、膽色素、氨基酸等，同時(shí)能維持血液正常的滲透壓。人血白蛋白還可用于治療休克與燒傷，用于補(bǔ)充因手術(shù)、意外事故或大出血所致的血液丟失，也可以作為血漿增容劑。

　　但是，如果人血白蛋白只從人體獲取，如從獻(xiàn)血者的血液中提取，不僅數(shù)量有限，而且價(jià)格昂貴。因此，研究人員一直希望利用基因工程改造動(dòng)物，如豬或羊來(lái)生產(chǎn)人血白蛋白?，F(xiàn)在的CRISPR-Cas9基因剪刀為實(shí)現(xiàn)這一想法提供了理想的工具，因?yàn)橥ㄟ^(guò)基因編輯動(dòng)物，如編輯豬，可以讓豬生產(chǎn)人血白蛋白。

　　但是，基因編輯豬也會(huì)有兩種結(jié)果，既產(chǎn)生豬白蛋白，也可產(chǎn)生人血白蛋白，要解決這個(gè)問(wèn)題，就只能是在編輯豬的基因時(shí)，把敲入的人類(lèi)基因放在位于豬白蛋白產(chǎn)生基因的下游。北京蛋白質(zhì)組研究中心的研究人員通過(guò)使用CRISPR-Cas9，將人血白蛋白的基因敲入到豬白蛋白基因位點(diǎn)下游起始密碼子，希望人血白蛋白基因能在豬內(nèi)源性白蛋白基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控下表達(dá)，同時(shí)阻止豬內(nèi)源性白蛋白基因的表達(dá)。

　　研究人員在10只母豬體內(nèi)植入了300個(gè)改造過(guò)的受精卵，之后有5只豬成功懷孕，產(chǎn)下了16只巴馬豬仔。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這16只豬仔都帶有預(yù)期敲入的生產(chǎn)人血白蛋白的基因，在它們的血液中也能檢測(cè)到人血白蛋白。不過(guò)，各只幼豬體內(nèi)的人血白蛋白含量有所不同。因此，這只是一個(gè)初步的成功。

　　更重要的是，要在未來(lái)的繁殖試驗(yàn)中查驗(yàn)敲入的人血白蛋白基因是否能在這些豬的后代中遺傳下去。如果能穩(wěn)定遺傳下去，或許未來(lái)能讓這些基因編輯的豬生產(chǎn)人們所需要的人血白蛋白。

　　提供人類(lèi)器官

　　人體器官供不應(yīng)求制約了器官移植治療疾病和挽救人的生命，因此，一直以來(lái)，研究人員在想方設(shè)法采用動(dòng)物的器官供給病人移植，豬的器官就被視為是一個(gè)最好的人類(lèi)器官的代用品。

　　但是，采用豬的器官要解決兩大問(wèn)題，一是豬的器官可能引發(fā)器官受者的免疫排異反應(yīng)，二是豬身上的一些隱藏的病毒和微生物可能對(duì)人有害。

　　豬的器官對(duì)于人是異種器官，異種器官移植面臨的免疫學(xué)排異反應(yīng)表現(xiàn)為超急性排斥反應(yīng)（HAR）、急性血管排斥反應(yīng)（AVR）、細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng)和慢性排斥反應(yīng)。1993年，美國(guó)匹茲堡大學(xué)外科醫(yī)生庫(kù)珀（David Cooper）等人發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)人類(lèi)免疫反應(yīng)的肇事者就是源自豬血管內(nèi)皮細(xì)胞上的抗原，稱(chēng)為α-1,3-半乳糖，這是一種糖分子，能在幾分鐘內(nèi)引發(fā)器官排異。但是，一種名為α-1,3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶的酶對(duì)于產(chǎn)生這種糖是必需的，將產(chǎn)生這種酶的基因敲除，就有可能緩和免疫排異反應(yīng)，從而讓豬器官供人類(lèi)移植。

　　另一個(gè)問(wèn)題是，豬體內(nèi)有很多潛藏的或休眠的逆轉(zhuǎn)錄病毒（PERV），有幾十種。盡管這些豬的逆轉(zhuǎn)錄病毒是否對(duì)人類(lèi)有害存在爭(zhēng)議，但較為普遍的看法是，如果使用豬的器官，就應(yīng)當(dāng)消除這些隱患，以免移植豬器官后引發(fā)其他疾病。因此，如果要使用豬的器官，就必須敲除這些豬逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因，以確保萬(wàn)無(wú)一失。

　　于是，去除或修改豬的α-1,3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶和其他幾十種轉(zhuǎn)錄病毒基因就歷史地落到CRISPR-Cas9的肩上。美國(guó)哈佛大學(xué)的丘奇教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在2015年10月宣布，他們的兩個(gè)研究小組已經(jīng)能完成去除或修改豬的α-1,3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶和其他幾十種轉(zhuǎn)錄病毒基因的任務(wù)。

　　一個(gè)研究小組利用CRISPR-Cas9對(duì)一組豬胚胎進(jìn)行了二十多個(gè)基因的改造，其中就包括編碼豬的α-1,3-半乳糖轉(zhuǎn)移酶的基因，從而阻止了豬細(xì)胞表面的α-1,3-半乳糖產(chǎn)生，也就消除了豬器官上面的抗原，可以避免移植到人體觸發(fā)免疫反應(yīng)。

　　另一個(gè)研究小組則利用CRISPR-Cas9編輯豬胚胎中的62個(gè)豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒基因，讓這些病毒失活。這個(gè)工作非常重要，因?yàn)檫@些病毒嵌入在所有豬的基因組中，無(wú)法進(jìn)行處理或是被中和。由于擔(dān)心它們有可能會(huì)給人類(lèi)移植患者帶來(lái)疾病，豬器官一直遲遲不敢用于人類(lèi)。

　　現(xiàn)在，由于解決了這兩個(gè)問(wèn)題，即消除了引發(fā)免疫反應(yīng)的α-1,3-半乳糖和豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，下一步將有可能把豬的器官移植給人。不過(guò)，在對(duì)人進(jìn)行移植前，當(dāng)然還要通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，例如，對(duì)狒狒和猴子移植經(jīng)過(guò)CRISPR-Cas9編輯的豬的器官，如肺、心臟和肝臟。

　　美國(guó)馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院的外科醫(yī)生也已經(jīng)在做這種動(dòng)物試驗(yàn)。他們從一頭經(jīng)過(guò)CRISPR-Cas9編輯的成年豬身上摘下肺，移植給一只6歲的狒狒。在不太遙遠(yuǎn)的未來(lái)，這一研究將告訴人們，豬的器官是否可以移植給人。
　　來(lái)源：南方周末

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