科學家首次實現大鼠胎間移植

外科醫生近日將一個大鼠胚胎的腎臟組織移植到另一個大鼠胚胎中。這項研究的負責人、日本東京慈惠會醫科大學腎病學家Takashi Yokoo説,這項手術是未來將豬胚胎腎臟移植到沒有腎臟功能的人類胚胎內的第一步。相關成果公佈在預印本伺服器bioRxiv上。

據《自然》報道,Yokoo表示,“這是同類項目中的第一個”。研究人員以前曾將細胞和羊水注射到包括人類在內的胚胎中,但這是子宮內器官和組織移植的首次報道。

在出生前移植一個器官,可以使其和胚胎一起生長髮育,這樣器官在胚胎出生時就能發揮作用,並降低排異反應風險。

“這是很有趣的實驗。”澳大利亞瑪塔母親醫院産科醫生Glenn Gardener説。

在這一研究中,Yokoo和同事對大鼠胚胎進行了基因編輯,使其在腎臟中表達一種綠色熒光蛋白,以便跟蹤組織。然後,他們從大鼠胚胎中提取綠色熒光腎臟組織,並用一根細針將其插入在母鼠子宮內發育18天的另一個大鼠胚胎的背部皮膚下。大鼠胚胎約在正常妊娠期22天后出生。

研究顯示,這些組織逐漸發育,形成被稱為腎小球的廢物過濾單元以及分化良好的內外腎結構。兩周半後,腎臟開始産生尿液。“這條時間線被認為幾乎與正常發育時間線相同。”Yokoo表示。由於移植的腎臟沒有連接輸尿管,尿液無處排泄,因此研究人員必須不斷排空腎臟,直到這些大鼠在5個月大時被實施安樂死。

接受移植手術的4隻懷孕大鼠有9個胚胎,其中8個發育出了綠色熒光腎臟。Yokoo推測,在另一個大鼠胚胎中移植的組織可能沒有嵌入。

對腎臟的仔細觀察顯示,大鼠胚胎的血管在移植的組織中生長,這使得後者不太可能被免疫系統排斥。Gardener説,出現器官移植排斥反應的一個主要原因是供體血管與宿主的身體不相容。“在該研究中,宿主‘滲入’了器官,這真的很不簡單。”

Yokoo的長期目標是將豬胚胎的腎臟移植到患有波特綜合徵的人類胚胎體內。患有波特綜合徵的胚胎在母體內沒有發育出功能正常的腎臟,通常在出生後數小時內死亡。

為測試異種移植——將動物器官移植到另一個物種的受體內,Yokoo將小鼠腎臟組織移植到大鼠胚胎體內。實驗在4隻大鼠身上取得了成功,腎臟發育了10天,沒有出現排異反應。之後,組織顯示出排異反應的跡象,但可以通過免疫抑制藥物來抑制。Yokoo説,與成人組織相比,胚胎組織不太可能誘導免疫反應,這意味著在移植前不需要進行基因改造以避免排異反應。

到目前為止,研究人員已經嘗試對完全發育的器官進行基因改造,以使異種移植更接近臨床試驗。上個月,美國外科醫生首次將基因編輯豬的腎臟移植到成年活體中。此外,他們還曾將基因編輯的豬心臟移植到人體內,並將基因編輯的豬腎和肝臟移植到缺乏腦功能的人體內。

Yokoo透露,他還對11頭母豬的38個豬胚胎進行了豬-豬胚胎移植,並生下了18頭接受移植的仔豬,相關結果尚未發表。他還在狨猴身上進行了豬-猴胚胎移植,並希望幾個月內在食蟹猴身上進行移植。

研究器官移植的日本小樽商科大學醫學人類學家Maria Yasuoka説,Yokoo的實驗是人類異種移植道路上“小小的第一步,但卻是非常重要的一步”。

Gardener説,研究結果令人振奮,但離適用於人類還有很長的路要走。其他研究人員對此表示贊同。“原則上,子宮內器官移植是一個驚人的概念。”美國約翰斯·霍普金斯大學胚胎干預專家Ahmet Baschat説,“從科學上説,這很新穎,是一個開始。”但Baschat表示,他不會對此過於興奮。

Yokoo已經開始與公眾接觸,告知他們人類胚胎異種移植的好處,以期贏得信任。他還計劃向其所在大學和醫院的倫理委員會以及日本監管機構提出相關人體研究的申請。(文 樂樂)