在我國留美學者的積極參與下,美國密蘇裏大學一項始於1998年的研究終於在日前開花結果:科學家在世界上首次運用基因敲除技術,培育出基本不含人體免疫排斥基因的克隆豬。科學界普遍認為,這是向異種器官移植邁出的關鍵一步。
這篇由留美中國學者賴良學博士作為第一作者的論文,日前發表在權威雜誌《科學》上。賴良學在回復新華社記者電子郵件時表示:“過去異種器官移植只是一種設想,現在可以用我們獲得的克隆豬器官去檢驗這種設想的可行性了。”
正在進行克隆大熊貓研究的陳大元教授聞訊後説:“這項研究的意義很大,豬的組織和人比較接近 ,這種排斥基因如果敲掉的話,器官移植不就解決了?”
可供移植的人體器官不足一直是困擾醫學界的難題。美國每年有6.3萬多名病人需接受器官移植,而可供移植的器官卻只有約2萬個。為解決這一問題,科學家們將目光投向了豬。
豬的器官在大小、結構和功能上與人體器官相近,一向是異種器官移植的主要研究目標。但豬細胞表面有一種半乳糖基轉移酶,會導致人體免疫系統産生強烈排異反應。理論上,用基因敲除手段抑制這一物質活性,再結合克隆技術,應能大量生産適合人體移植的豬器官,減弱或消除排異反應,因此,基因敲除克隆豬培育成功的消息備受關注。
作為主要完成者及組織者,賴良學博士與美國密蘇裏大學動物科學中心頗拉澤教授實驗室的其他科研人員一道,採用基因敲除技術在2001年9月和10月先後培育出7只不帶“排斥基因”的克隆豬。除4頭死亡外,存活下來的豬目前生長狀況良好,體重增長正常。
據賴良學介紹,由於目前的克隆豬只敲除了兩條染色體中的“排斥基因”,另一條染色體仍然存在這一基因,因此為加速研究進程,實驗室將進行第二輪基因敲除實驗。如果成功,一年內就可能獲得用於異種器官移植的克隆豬。
負責這一項目的賴良學今年39歲,1984年畢業于四川畜牧學院獸醫係,先後在原長春獸醫大學、東北農業大學獲得碩士和博士學位,先後從事過家兔胚胎細胞分離和轉基因乳腺生物反應器的研究工作。1998年10月赴美做博士後。(完)
基因敲除克隆豬是怎麼回事——網上越洋問答錄
美國密蘇裏大學的科學家首次培育出基本不含“排斥基因”的克隆豬,成為歲首世界範圍內最為引人注目的科技進展。新華社記者日前通過網際網路越洋採訪了作為論文第一作者的留美中國學者——賴良學博士。
下面是問答錄。
問:基因敲除克隆豬研究是什麼時候開始的?為什麼要開展這項研究?
答:本項目開始於1998年,前後有20多名來自7個國家的研究人員在本實驗室參與該項目的研究。研究的目的就是獲得可供異種器官移植入人體的轉基因克隆動物。項目最初由美國生物移植公司資助,由於投資巨大,生物移植公司無力獨力承擔,2000年1月瑞典醫藥業巨頭納瓦替絲公司加入。
靈長類以下動物的細胞表面,含有一種被稱為半乳糖基轉移酶的物質。在長期的生命進化中,這種物質在靈長類包括人中已經消失。因此如果將其他動物的器官和組織移植入靈長類動物,靈長類動物的內在抗體與外來組織器官細胞表面的半乳糖基轉移酶相結合産生抗原-抗體反應,能夠在幾十分鐘到數小時之內將外來移植物殺死,這就産生了所謂的超急性排斥反應。解決超急性排斥反應成為異種器官移植的關鍵。雖然人們試圖通過一般的轉基因技術生産能降低或掩蓋半乳糖基轉移酶活性的轉基因豬,並取得一些成功,但並未解決根本問題。
研究目的就是通過基因敲除技術和核移植技術相結合,培育出“刪除”了産生半乳糖基轉移酶基因的克隆豬,從根本上消除排斥反應的根源。
問:其他國家在這方面的研究情況如何?
答:目前,德國、英國、澳大利亞及美國的多家生物技術公司都在從事這項研究,我所在的美國密蘇裏大學動物科學研究中心擊敗競爭對手率先獲得成功。雖然英國的PPL公司搶在我們的前一天發佈新聞,但他們的豬是在2001年12月5日出生,沒有經過同行專家評議。我們的豬出生於2001年9月和10月,因此世界承認我們第一,並認為在專利申請訴訟上將有利於我們實驗室。
問:第一頭基因敲除克隆豬是什麼時候培育出來的?總共幾頭?生長情況如何?
答:1999年,我們完成了在胚胎成纖維細胞敲除基因的工作,並獲得了專利。同年用於核移植工作,成功獲得高比例的囊胚發育率。2000年開始進行胚胎移植工作,當年獲得妊娠。
2000年3月生出第一隻基因敲除克隆仔豬,但由於搶救不當,出生後幾十分鐘內即死亡。2001年9月獲得第一窩存活下來的克隆豬,10月又有兩窩出生,共獲得7頭基因敲除克隆豬,兩頭出生後數小時內死亡,另一頭在第17天時在從前腔靜脈抽取血液樣品作檢測時意外死亡。存活下來的豬目前生長狀況良好,體重增長正常。異常情況是,一頭豬只有一隻眼睛能睜開,耳廓小,無外耳道,但仍有正常的視力和聽力。另一頭一右後肢趾關節緊張性彎曲,但能正常行走。
問:項目最困難的地方在哪?是敲除基因還是克隆?
答:可以説基因敲除和克隆都非常困難。由於所採用的成纖維細胞增殖能力有限,自然情況下同源重組的效率很低(1%),因此很多實驗室不能獲得真正的基因敲除細胞。由於基因敲除要經過長期的培養和藥物篩選,供體細胞開始衰老,並且染色體也可能受到損傷,因此,克隆成功率比一般的供體細胞低得多。在胚胎移植後,妊娠率約25%,但只有10%左右維持到正常分娩。
問:國際同行如何評價這一成果?
答:國際同行評價極高。在發表論文的同一期《科學》雜誌上,還發表了一篇權威專家的評價文章,認為這是異種器官邁出的關鍵第一步。過去異種器官只是一種設想,現在可以用我們獲得的克隆豬器官去檢驗這種設想的可行性了。從經濟方面看,華爾街分析師估計,其市值每年為50至60億美元。(完)