嵌合体，在猪体内培育出“人类心脏”

猪的胚胎

近期，在香港举行的国际干细胞研究学会年会上，中国科学院宣布了一项重大突破：他们首次在猪胚胎中培育出了一颗人类心脏，这颗人类心脏在猪胚胎中存活了 21 天。

猪猪为人类献出了自身，又为科研进步献出了子孙。近年来，虽然科学家已经将基因编辑的猪肾脏、猪肝脏、猪心脏成功移植到人体中，但这些经过基因改造后的猪器官还是没能完全骗过人体的免疫系统，会遇到人体免疫排斥、跨物种病毒感染等多种问题，最长也只在人体内待了几个月。此外，给人装一个猪心脏还面临医学伦理和规模化应用的问题。

相比之下，在猪体内孕育出的人类心脏，从基因上看完全是人类的器官，这种心脏其实是一种人-猪嵌合体。那么，什么是嵌合体呢？

科学家经过大量实验证明人-猪嵌合体能够存在

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什么是嵌合体

举个例子，曾经有个孩子在DNA鉴定中发现他不是自己亲生母亲所生，医生检查后才发现，这位母亲是嵌合体，她的子宫属于她的双胞胎姐妹，她在胚胎阶段把她的姐妹“吃”了。

嵌合体就是指一个生物个体中，包含了由不同DNA发育出来的细胞或组织。如果细胞来自同一物种，则称为同种嵌合体（或内嵌合体）；如果细胞来自不同物种，那么它们组合成的个体就被称为异种嵌合体（或种间嵌合体）。

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如何培育出人-猪嵌合体

那么，如何培育出人-猪嵌合体呢？当然，想要制造出特定的嵌合体并不容易，需要先制造出缺少特定器官的动物胚胎。然后在这种缺少器官的猪胚胎中植入特制的人类细胞，让人类器官可以在动物的胚胎中成长。

此前，研究团队曾在猪胚胎中培育出人类肾脏的雏形，肾脏中人类细胞占40%-60%，这些胚胎在怀孕的母猪体内存活了一个月。

为了在猪胚胎中培育出人类心脏，科学家先敲掉猪受精卵中两个对心脏发育起关键作用的基因，这样长出来的猪胚胎就缺少了心脏。

d和e的受精卵处于桑葚胚期

人类干细胞是具有自我复制能力和多向分化潜能的细胞，能够在一定条件下分化为多种功能细胞，比如分化成心肌细胞。为了保证人类干细胞能够在猪胚胎内存活，科学家对人类干细胞的基因重新编程，引入了阻止细胞死亡和促进细胞生长的基因，让它们具有更强的存活能力。这些改造后的少量人类干细胞会在猪胚胎的桑葚胚期注入，并把这些改造后的胚胎移植给母猪代孕。这样，人类干细胞就会分化成心脏，主动填补缺损的猪心脏，最终达成在猪体内孕育出人类心脏的目标。

在受精卵的初期阶段，受精卵经过数次分裂，形成由 16 个细胞组成的实心细胞团，此时细胞尚无明显分化，胚胎形如桑葚，被称为桑葚胚期。胚胎在桑葚胚期之后还会经历囊胚期、原肠胚期及神经胚期。

用荧光跟踪人类细胞

为了追踪人类细胞的分化和生存状态，研究人员给人类细胞中添加了荧光标记。解剖发现，这些心脏已经相当于人类心脏 21 天时的发育程度，并且还在跳动。

目前，尚不清楚心脏中人类细胞的比例，而且这些胚胎最长的只能生长 21 天，可能是因为人类细胞被猪细胞污染，破坏了心脏的功能。如果未来这种心脏能完全由人类细胞构成，那么用来移植时就只需要考虑人类器官移植的问题了。

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编辑｜张毅

主编｜黎坤

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