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猩猩、猴子的器官构造和人体器官差不多。为什么不能进行内脏移植

2020-09-18 01:31阅读(80)

猩猩、猴子的器官构造和人体器官差不多。为什么不能进行内脏移植?:不能,血型不同,而且DNA的组成相差很大,会导致人体产生排斥。导致移植的器官在体内损坏。“

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不能,血型不同,而且DNA的组成相差很大,会导致人体产生排斥。导致移植的器官在体内损坏。

“万能猪”是科学家们培育的一种克隆猪,其体内导致猪器官与人血不相容的猪DNA片段已被敲除,因此它们的器官可以移植到人体中。从理论上说,这种器官移植到人身上不会出现排斥反应,如果能够实现,将为深受供体短缺困扰的人类器官移植带来全新的希望。

异体器官移植的迫切性

关于器官移植,目前主要有两个分支:一个是同种异体器官移植,即接受器官移植的受体和供体是同一种类(例如都是人),但他们具有不完全相同的遗传基因,在他们之间进行器官或组织的移植;另一个是异种器官移植,是指将动物身体的器官,通过基因技术,移植到人体中,并长期有效存活。现在临床上进行的器官移植手术绝大多数是同种异体器官移植。这种手术受到供体缺乏的限制,造成许多患者的死亡。这是因为目前等待器官移植患者的数量远远大于可供移植器官的数量,很多人往往在等待器官移植的过程中死去。

自从1954年第一例肾移植手术后,器官移植手术已成为器官衰竭者的主要救命手术,但供体的短缺严重制约了器官移植技术的开展。人类来源的器官供应处于严重的“供不应求”状态,在中国,这个问题更突出。我国每年有100万~150万生命垂危的人亟须器官移植,最终能得到供体接受移植的病人不到1万人。

在其他国家,这个差距也是很大的。全世界需紧急器官移植手术的患者数量与所捐献人体器官的数量比为20∶1,这个数字还不包括那些靠药物维持可以等待但又必须接受器官移植手术的患者,因而供体器官的缺口相当大。

为什么猪是最佳供体对象

一方面供体短缺,另一方面需求量剧增,怎么才能解决这个矛盾呢?开展异种器官移植是世界公认的解决器官短缺的重要途径。面对这种困境,科学家们自然而然地想到:既然人的器官不好找,能否用其他动物的器官来替代一下?这的确是一个好主意。

人们首先想到的供体是与人关系最密切的猴、猩猩和狒狒,这些动物与人一样属于灵长类动物,它们的器官结构、生理功能和新陈代谢与人非常相似,应该更适合移植到人体,但实际上存在很多问题。

首先,要考虑到移植器官的性能和尺寸。灵长类动物虽然和人类最接近,但大多数成员(例如猴)的体型太小,它们的器官根本无法承担人体代谢的需要。而猩猩和狒狒等大型类人猿又都是濒危的稀有动物,是人类保护的动物。同时,灵长类动物的特点是世代间隙长,尤其是猩猩和狒狒,世代间隙长达10年以上,繁殖率低,一胎一仔,饲养成本也较高,很难满足人类器官移植的需求。最后一点是因为它们与人类是“近亲”,存在于它们体内的一些病毒,例如SIV(猴免疫缺陷病毒)、埃博拉病毒很容易传染给人类,它们的器官移植到人体上发生重组之后甚至会产生更有害的病毒。

既然孙猴子这个“大师兄”指望不上,那就只好烦劳“二师兄”猪八戒牺牲一下了。虽然在分类上,猪是偶蹄目,人是灵长目,相差挺远,但从体型、食性、代谢水平这些外在指标来看,猪和人类大体接近。猪的一些器官从“性能参数”上看和人类基本处于同一档次。例如,猪的心脏与人的心脏大小差不多,其管道分布和动力输出也相类似;人的体温为36~37℃,猪的体温也是36~37℃;人的心率为60~100次/分钟,猪为55~60次/分钟。

同时,它与人进化距离不远不近刚刚好,猪组织内的病毒不太会造成人类感染。此外,猪便于定向育种和大规模繁殖,显然是不错的潜在移植器官来源。科学家对猪情有独钟,到目前为止,在国际上,猪是异种器官移植的最佳选择对象已成为共识。

一头猪的器官可广泛用于人体角膜、皮肤、胰岛、关节、肌腱、韧带、肾脏、心脏、肝脏等器官的移植。在医学界,植入人体细胞的猪的心脏瓣膜已用在患者身上。美国有科学家已大胆尝试用野猪的肝脏为肝昏迷的患者过滤肝脏毒素,为他们争取时间,等待肝脏供体。而猪的韧带肌腱的移植技术也已经成熟。

需要解决的难题

要培育出用于人体器官移植的“万能猪”,必须解决以下几个难题。

1.超急性排斥反应

异体器官移植最大的障碍在哪里?是超急性排斥反应。人类自身的免疫系统犹如一支军队,护卫着身体不受外来细菌和病毒的侵略,也清除体内出现的“非己”成分。移植外来器官的同时,会带来别的身体细胞,自身免疫系统就会将这些“非己”成分视为侵略者,试图将其消灭,这就是“免疫排斥”。

猪体内有一种简称α—GAL基因,是狒狒与人等灵长类动物所没有的。当猪器官植入人体后,人体的免疫系统会将这种分子认作外来物而发起攻击,几分钟内即可将移植器官摧毁。科学家曾经试验过很多方法来解决超急性排斥问题,比如在猪器官移植给猴子的实验中,试图先去除供体的α-GAL糖分子,或者通过给猴子做血液透析以去掉它们体内的抗体等。但这些做法的持续时间和效果都十分有限。随着基因技术的发展,解决排斥反应最根本的办法,就是用某种办法“敲除”掉猪的α-GAL基因,再导入人的抗排斥反应基因。

传统的基因敲除方式步骤复杂,效率也不够高。目前,采用的最好基因编辑技术是CRISPR/Cas9技术。简单说就是让拥有剪切DNA链条能力的Cas9内切酶,在导向RNA片段的指引下对特定位置的基因片段进行精确切割,从而人为制造基因的突变甚至失活,之后还能在空缺处加入新的基因片段,人为编辑修改基因序列。该方法操作简便快捷,成功率也更高,可以说是整个基因工程界的新锐技术。

和克隆羊、克隆猴一样,“万能猪”是将去核的卵细胞和经过遗传修饰的体细胞通过电脉冲融合,这个融合细胞能像受精卵一样分裂分化,最后再将融合细胞植入代孕母亲的体内。经过110多天的孕育,“万能小猪”就可以出生。这些经过“基因改造”的猪,既可以精确地模拟人类的疾病,也可以作为人类各种器官的供体,造福人类健康。

2.内源性转录病毒

在异种移植中,跨物种的生物安全问题也一直引人注意。通常认为,种属上与人越接近的物种,其所携带的病原体就越容易感染人类。

目前的研究确定了26种存在种间交叉感染风险的病原体。其中,最难解决的是消灭猪内源性逆转录病毒(PERV)。近些年,这一问题得到了根本性解决:哈佛医学院遗传学教授乔治·丘奇团队利用新的基因编辑技术一次性地敲除了隐藏在猪基因组中的PERV片段,体外实验验证病毒的感染率只为原来的千分之一,从而解决了猪内源性逆转录病毒感染风险。

3.超洁净猪舍

“万能猪”可不能养在普通的猪舍中,它们比人还干净。因为这些猪的器官要被移植到人身上,必须避免猪身体上的病毒传给人,因此对它们的饲养要非常讲究。首批克隆出来的猪还不能直接用于临床,必须再繁殖一代,成为“猪二代”才会用于移植。这些猪从出生到临床应用,享受的可不是一般的待遇。这些猪宝宝都是剖腹产的,从一出生就马上和猪妈妈分开,被送到超洁净的猪舍中,接受人工饲养。猪舍内必须是完全无菌、无病毒的,饲养人员进去之前必须沐浴更衣,还得换上专门的工作服。

这些猪的饮食,比如饲料和水,都是经过无菌、无毒的处理。每头猪身上都贴有一块电子芯片,工作人员会对它们进行24小时监控,每隔一段时间,这些猪都要接受检验、检疫。可以说,这些猪比人还干净,它们的器官确保无菌。如此高规格的猪舍,建设起来所需要的财力、物力可想而知。一个能够容纳5000~10000头猪的大型超洁净猪舍,只建设成本就高达1亿美元。现在,这种超洁净猪舍已经建成,可供养殖“万能猪”。

4.伦理之争

人造器官的培育和移植已取得很大突破,但这条路对人类来说依然任重而道远——除了技术难题,还要面临着更多伦理问题。

争议1 器官有记忆,“猪性”会否移植给人

临床实验发现,器官移植后会对人的生理和心理都产生影响。年长的人身上移植了年轻人的肾脏,头发会变黑;脾气温和的人移植了脾气暴躁的人的心脏后,脾气也会变暴躁。那么,假如猪的器官也能记忆,会不会把旧主人的习气带给人类?人的性情会出现哪些变化?如果某人在生育前接受了异种器官移植,他的下一代基因中会不会带有猪的成分?

争议2 移植猪器官,会是“混合体”吗

2002年,美国两位科学家把人类干细胞植入绵羊的早期胚胎里,结果在生育下来的小羊的血液、肌肉和心脏里,发现了40%的人类特质。当人类干细胞注入到猪的胚胎时,从四肢到内脏,甚至大脑,猪的全身各个器官都具备了一定比例的人类细胞,那这只“猪”还能叫作猪吗?同时,将猪的器官植入人体,人是否成为“猪人”?现在的社会有没有准备好去接受一个部分是人、部分是猪的生物。

对此,南京医科大学的戴一凡教授回应说:“欢迎大家参与讨论,但个人认为从科学角度出发都不是问题。就像汽车换了发动机,还是原来那个牌子的汽车,本质没发生变化。如果说人换上猪心脏就成了猪人,那么体内装上人工装置的患者就成机器人了吗?”

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这的确是个好的主意,可以缓解捐献器官的不足。因为人类和猴子演化上的分支,器官构造有很高的相似度,但是细胞的差异却很大,移植会遇到非常强的免疫排斥反应。

免疫排斥反应是异种移植的问题之一,但不是问题的全部,另一方面的重要问题是内源性的病毒基因。免疫来源于生物演化的分支,生物都是在不停的进化,而进化的原因是基因的改变,基因要转录翻译为蛋白质才能发挥作用,基因的突变就会导致细胞表面蛋白、糖蛋白等物质的改变,而这些是人体细胞相互识别的基础,免疫系统通过这些物质结构能识别外来的或内在的细胞,外来的细胞就会遭受免疫系统的强烈攻击,导致外来细胞的死亡、被吞噬,进而无法表达功能。

人类和猴子演化历史上的分化已经相当久远了,大约3500万年前旧世界的猴子已经出现,不过它们的脑皮层不像人类这么发达,后来两三千万年前,猿类逐渐出现,它们没有尾巴大脑发达且大脑的沟回复杂,导致猿类的思维能力进一步提升,但是相应地也带来了细胞表面结构的差异,当异种移植进行的时候,免疫系统会疯狂地攻击移植的器官组织,导致移植器官迅速地衰竭失去作用。免疫排斥是移植要面临的首个严峻的问题,所以移植需要交叉配型,首先需要血型合适,然后还需要更严谨的配型手段,而移植之后也可能需要众生服药压制免疫功能,避免对器官造成严重影响,使移植器官多工作一段时间。

另一个问题是内源性的病毒基因。不同的生物生存的环境不同这没什么问题吧,很明显地人类生存在人类社会,而猴子生存在树林,长久的演化分化导致人类和猴子面临的病原不同。而对人类基因检测证明,人类体内有大约8%的基因来自于病毒,一些逆转录病毒可以将基因固定于人类基因组之中,随着人类的繁衍而传播。漫长的演化中,人类逐渐适应了某些病毒,基因变异导致某些病毒对人体的攻击性降低,逐渐使得人体适应了并且固定了很多病毒的基因。对于猴子也是一样的,它们生存的环境不同基因中也固定了很多人类未曾遭遇的病毒基因。

这些内源性的病毒基因在自身体内由于特殊蛋白的锁定已经无法发挥作用,但是在移植到其它的生物体内时却可能发挥作用,所以如何消除内源性病毒基因的影响也是现代器官移植的一个重要问题。目前研究比较多的是猪向人类的器官移植,同属于哺乳动物生理结构进而基因都存在较高的相似度,而且猪这种生物繁殖力强,更重要的是人类可以对猪进行很多的改造,比如可以人工剔除某些内源性的病毒基因,也可以通过化学药物洗去细胞表面的特殊抗原,使得免疫排斥反应降低,中日美等很多国家都在研究猪向人的异种移植,以弥补器官的不足,最重要的手段就是基因剔除,避免内源性病毒基因的影响。

目前可以做到的是瓣膜、角膜等的移植,但并不是直接的移植,这些组织的活性本身就比较低,通过生物化学方式处理之后可以作为生物材料,制成人体角膜、瓣膜,使得免疫排斥降到最低、内源性病毒基因无法发挥作用。在我国已经有不少案例,比如人移植猪角膜,说是猪的角膜,但其实已经受过很多的处理,可以使因为角膜损伤等因素导致的失明患者恢复到大约0.1到0.2的视力,虽然较一般人视力低,但是已经可以使这类患者比较正常地生存着了,也使患者不需要在黑暗中独自摸索了。

如今的异种器官移植的重点就是内源性病毒基因的剔除,这需要在受精卵等阶段就开始培育,目前走在较前位置的国家包括我国。用异种动物的器官可以迅速弥补人类捐献器官的不足,可以使很多患者看到希望。另一方面就是干细胞的研究,将体细胞转化为全能干细胞,可以在体外培育人体器官等,这样带来的免疫反应等几乎不存在,只不过目前也还欠缺,不过好像已经实现过瓣膜等组织的制造。

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别办缺德事!动物比人值钱!它们也需要健康生活!

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只是时间问题,随着科技的进步,以后都可以。

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生物体很奇妙,一般来说,人体内的肌肉组织和血液体液,对不是自身的物质或生物组织都有排异反应,以保护自己。

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器官移植最大障碍是排异,如果能用基因技术培养出来一种克服排异的猪就解决问题了,猩猩猴子器官在体积上还是有差距,猪器官大小适合。

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嘿嘿??

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基因相似度太高,再一个猴子有潜在的基因风险和疾病!

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很简单,农村的房子和北京的房子都是水泥钢筋造的,价钱差老鼻子了

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关键猴子??脑子也跟我们差不多,为什么脑子没有我们好使?