器官移植一直面臨著嚴重的器官短缺問題，而解決之道或許在于在其他大型哺乳動物體內(nèi)培育人類器官。然而，這個過程一直具有挑戰(zhàn)性?，F(xiàn)在，研究人員成功地創(chuàng)建了一種嵌合胚胎，其中包含人類和豬細胞的組合。當將這些發(fā)展中的人體化腎臟轉移到代孕母豬體內(nèi)時，經(jīng)過28天后，這些器官的結構和小管形成都表現(xiàn)正常。這是科學家首次成功地在其他物種內(nèi)部培育出一個堅實的人類化器官，盡管以前的研究曾使用類似的方法在豬體內(nèi)生成人類組織，如血液或骨骼肌肉。

這項研究成果已發(fā)表在《細胞干細胞》雜志上，題為“Generation of a Humanized Mesonephros in Pigs from Induced Pluripotent Stem Cells via Embryo Complementation.”。

“以前已經(jīng)在老鼠中培育出了大鼠器官，也在大鼠中培育出了老鼠器官，但以前在豬體內(nèi)培育人類器官的嘗試都沒有成功，”廣州生物醫(yī)學與健康研究所和五邑大學的研究主管賴良學博士表示。“我們的方法改進了將人類細胞整合到受體組織中的效率，使我們能夠在豬體內(nèi)培育人類器官?！?/p>

將人類干細胞整合到豬胚胎中一直是一個挑戰(zhàn)，因為豬細胞會占據(jù)優(yōu)勢（豬和人類細胞有不同的生理需求）。廣州生物醫(yī)學與健康研究所的研究主管廣金盼博士表示：“我們一直在研究克服不同物種嵌合的極低效率的機制。我們確定了一些關鍵因素，通過促進細胞競爭來增強不同物種嵌合的形成?！?/p>

為了產(chǎn)生具有更強“生態(tài)位競爭力”的人類細胞，研究團隊將優(yōu)化的多能干細胞培養(yǎng)條件與兩個促進細胞生存的基因（MYCN和BCL2）的可誘導過表達相結合。然后，他們將這些細胞放入缺乏腎臟發(fā)育所需的兩個基因（SIX1和SALL1）的豬胚胎中。

研究人員將1820個胚胎移植到13只代孕母豬體內(nèi)。經(jīng)過25或28天后，他們終止了妊娠并提取了胚胎，以評估這些嵌合體是否成功產(chǎn)生了人類化的腎臟。

研究人員對五個嵌合體胚胎進行了分析（兩個在25天后和三個在28天后植入），發(fā)現(xiàn)它們的腎臟在其發(fā)育階段具有正常的結構，由50-60%的人類細胞組成。在25-28天時，腎臟處于間葉腎臟階段（腎臟發(fā)育的第二階段），它們已經(jīng)形成了管狀結構和細胞芽，最終將連接腎臟與膀胱的輸尿管。

研究團隊還調(diào)查了人類細胞是否參與了胚胎其他組織的形成，這可能涉及倫理問題，尤其是如果發(fā)現(xiàn)了大量的人類細胞，特別是在神經(jīng)或生殖組織中，并且豬被生下來。研究結果顯示，人類細胞主要定位在腎臟內(nèi)部，而胚胎的其余部分由豬細胞組成。這表明，人類多能干細胞沒有分化為生殖細胞，但研究團隊表示，可以通過在未來的研究中進一步敲除人類多能干細胞中的其他基因來進一步防止這種情況。

該團隊的目標是讓腎臟在豬體內(nèi)繼續(xù)發(fā)育更長時間。他們還計劃在豬體內(nèi)培育其他人類器官，包括心臟和胰腺。長期目標是優(yōu)化這項技術，以用于人體器官移植，但這可能需要多年的時間。要在豬體內(nèi)培育一個功能完整的人類化器官，還需要一些額外的步驟，因為器官由多種類型的細胞和組織組成。在這項研究中，研究人員只為一部分細胞創(chuàng)建了一個“生態(tài)位”，這意味著腎臟具有豬源性的血管細胞，這可能會在器官移植的情況下引起排斥反應。

總之，這項研究為將來的器官移植技術提供了新的研究方向，盡管在實現(xiàn)完全功能的人類器官移植之前還需要解決許多技術和倫理挑戰(zhàn)。該方法為研究人類發(fā)展提供了窗口，可以追蹤注入的人類細胞，以及如何研究疾病和細胞譜系的形成。

參考文獻：https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(23)00286-2?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS1934590923002862%3Fshowall%3Dtrue

編輯：王洪

排版：李麗