医学
首次在猪体内培育出人类化肾脏
概要：
研究成功在猪体内培育出人类化早期肾脏，为解决器官短缺问题迈出一步。科学家通过基因改造和干细胞技术，在猪胚胎中培育出了含有人类细胞的肾脏。研究结果显示，这些肾脏具有结构正常的特征，并且约50%至60%的细胞是人类细胞。此外，研究人员还发现人类细胞并未超越肾脏发育到其他区域，减少了伦理问题的可能性。然而，要实现完全功能的动物培育人类器官，仍需克服免疫排斥和其他技术挑战。这项研究为解决器官移植等待名单长、器官短缺问题提供了希望。
科学家首次成功在猪体内培育出人类化早期肾脏，为实现完全功能的动物培育人类肾脏迈出了一步。
研究人员首次成功地在猪胚胎中培育出人类化的早期肾脏，为利用动物培育人类器官进行移植提供了更多可能性。
肾脏是人类最常移植的器官，2022年美国进行了超过25,000例肾脏移植手术，包括活体和死体捐献。然而，等待肾脏移植的名单常常很长，2020年有超过90,000人等待捐献，每年有近5,000人在等待中去世。
为了寻找替代人体器官捐献的方法，科学家们研究了异种移植，即将动物器官移植到人体。由于人体免疫系统会排斥来自其他物种的器官，这主要涉及到经过基因改造的猪肾脏。
然而，一项新的研究试图更进一步，通过培育同时含有人类和猪细胞的胚胎，即嵌合体，希望在猪体内产生人类化的肾脏。
此前已经尝试过类似的研究，但都以失败告终。
研究的高级作者Liangxue Lai在一份声明中表示：“以前已经在老鼠中培育出了大鼠器官，在大鼠中培育出了小鼠器官，但以前在猪体内培育人类器官的尝试并没有成功。”
以往的嵌合体培育尝试遇到了猪细胞压制人细胞(猪肉压制人肉)以及两种细胞具有不同和特定的生理需求的问题。为了克服这些问题，本研究进行了几项修改。
科学家们使用CRISPR技术对猪胚胎进行基因改造，使其依赖于具有肾脏发育基因的人类细胞，从而阻止了人类细胞被压制。他们还使用了与猪细胞更好整合的人类干细胞。这两个改变使得人类细胞不太可能自我毁灭。
嵌合体胚胎内的人源化肾细胞(红色荧光)与正常或 "野生型 "猪胚胎的特写对比。
培育出的嵌合体胚胎在适合两种物种需求的营养液中培养，然后将其中1,820个胚胎移植到代孕母猪体内。经过25或28天，妊娠被终止，胚胎被取出进行分析。
成功提取的五个胚胎中，研究人员发现所有胚胎的肾脏在其发育阶段都具有结构正常的特征，甚至包括将形成肾脏与膀胱连接的早期细胞结构。至于猪细胞与人类细胞的比例，他们发现肾脏细胞中有50%至60%是人类细胞。
团队还需要确定人类细胞是否超越了肾脏并对猪胚胎的其他区域发育产生影响，特别是大脑。如果是这样，将涉及严重的伦理问题。
作者Zhen Dai表示：“我们发现，如果在猪胚胎中创造一个适合人类细胞的环境，人类细胞自然会进入这些空间。我们只在大脑和脊髓中看到了极少数的人类神经细胞，而在生殖脊中没有发现人类细胞，这表明人类多能干细胞没有分化为生殖细胞。”
尽管这项研究的结果使得完全功能的动物培育人类肾脏离现实更近了一步，但要实现这一目标还有很长的路要走。
例如，人类器官由多种不同类型的细胞组成。本研究中的人类化肾脏只包含了一种人类细胞亚群，如果完全培育并移植，可能会引发免疫排斥。
高级作者Miguel A. Esteban表示：“因为器官不仅由一种细胞谱系组成，为了拥有完全由人类细胞构成的器官，我们可能需要以更复杂的方式改造猪，这也带来了一些额外的挑战。”
至于这些挑战是否能够克服并提供解决器官短缺问题的可靠解决方案，只有时间能告诉我们。
该研究发表在《细胞-干细胞》杂志上。
本文译自 IFLScience，由 BALI 编辑发布。