嵌合体——科技中的逆天科技

 2022-05-06 14:20:03    20  

如今,越来越多的中国科技正在改变我们的生活,比如天宫圆梦、北斗组网、5G畅通、逐梦人造太阳等等。那么,在你的印象中,哪个是最为逆天的科技呢?

今天就来给大家说一个有点逆天的科技:嵌合体。

没错,就是你想象的那种,嵌合体,chimaera,也就是奇美拉,是一种古希腊神话传说中的怪兽,它拥有狮子的头,山羊的身躯,和一条蟒蛇组成的尾巴。

当然,中外文化中都有这种说法,比如我们传说中人首蛇身的伏羲和女娲,也是类似。

嵌合体——科技中的逆天科技

而如今,科学家们也在人工的合成这种怪兽,当然,这种合成,目前不是为了战争,而是治病救人。

01,虾仁猪心

人类的死亡,不少情况是某个器官出问题从而导致全身死亡(否则就不会有器官捐献了)。因此,如果能够解决器官来源问题,很多人可以活更长的的时间。典型的就是肾移植来治疗尿毒症。

不过,器官,是个问题。于是,科学家们想到了异种器官移植,也就是,从其他动物来找个器官移植给人类。

最常见的是猪。而且,目前也的确取得了不小的进展,比如年初,国外科学家给人移植了猪心脏,竟然活了2个月,这是一个史诗级的突破。

但是,对于这种器官移植,目前依然存在一些问题。比如,最典型的是免疫排斥问题。

无论如何修饰,这个器官都是猪的器官,那么你就始终会面临一个问题,免疫排斥。人类连自己物种的器官移植都排斥,更别提跨物种了。所以移植器官后,需要一直吃免疫排斥药物,即便如此,也会导致很难扛得住。

其次,不少人对这种来自猪的器官接受程度,还是很低,甚至还有一些群体是强烈反对猪的,虽然猪是目前公认的器官移植top1.

02,借鸡生蛋

面对排斥反应和人们的接受程度问题,怎么办?能不能直接生产人类器官呢?

胚胎是个好想法,但是这条路目前是“此路不通”。因为,胚胎发育到器官,事实上已经是一个相对完整的人了,取器官那就是杀人,所以,这条路是直接被全人类抵制的。

可能有人会想,能不能体外定向诱导让干细胞发育成器官呢?理论上可以,但是现实中,不可行,你体外诱导细胞朝着心脏发育,是可以长出一堆心肌细胞来。但是,它们是一坨肉,而不是一颗心脏。更别提,那些细微的神经和血管,人类目前根本无法实现,所以这团肉长着长着就内部腐烂了。

所以,生命的奇迹,真是让人无时无刻不慨叹。

于是,有人提出了新思路,能不能“借鸡生蛋”呢?就是,让动物体内,长出个人器官呢?

这就是“嵌合体”的思路。

03,“嵌合体”初长成

2010年,这项技术初次登台,中内启光用囊胚互补技术,也就是在该动物囊胚期时将其他物种的iPSC混入到这个囊胚中,使其实现嵌合,最后该动物体内长出其他动物的器官。用这种办法,首次实现了在白鼠体内培育出田鼠的胰脏。

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这是两不同的物种哈

具体地说,中内首先通过基因操作的办法敲除掉小鼠的胰脏,然后从这种小鼠体内提取受精卵进行培养,并将大鼠的干细胞注入到其中。接下来,小鼠的受精卵和大鼠的干细胞一起共同发育,彼此互相混合。最后长出一个胰脏完全来自于大鼠细胞的小鼠。

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这项研究可以说开启了一个全新的领域,小鼠(mouse)和大鼠(rat)是不同属的不同物种。

最后能够在小鼠中长出大鼠的胰脏,给异种器官培养提供了一种全新的思路。要知道,这个胰脏完全是大鼠的细胞,因此,它可以直接移植到大鼠身上,不用担心排异反应。再加上这个器官本身是在动物体内发育而成的,具有完整的大鼠胰脏的功能,避免了体外培养器官缺乏功能的难题。这为我们培养人类器官提供了全新的思路。

这就是标准的奇美拉了。

04,奇美拉和人类

再一次说为什么这个实验震撼,因为,小鼠和大鼠,看起来只是大小区别,其实,它们是两个物种。

就像人和黑猩猩一样,是两个物种。

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把两个物种的生长结合在一起,在一个物种体内培育另一个物种器官,这不就是标准的奇美拉嘛。

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而且,这可不是鼠背长人耳朵这种相对低端的技术,毕竟你让动物长个人肉块,难度在当前,一般。但是,真正让动物长一个有功能的异种器官,那可是了不得。人类用干细胞做了这么多年实验,都没解决这个问题,只能长出一坨肉来。

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想想这个不仅有外形,还有内部结构,更有血管、神经以及完整功能的器官,在当前人类世界实现的难度。

既然如此,那么,是不是可以用于人类器官培养呢?

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这种技术,比起异种器官移植,优势大多了。

首先,排异问题直接没了。这一点,甚至连人类同种器官移植都无法避免。毕竟人和人都有器官排斥呢。

但是这种呢?它直接从患者身体上取细胞,比如表皮成纤维细胞,然后用患者的细胞去培养嵌合体。那意味着可以直接没有免疫排斥了,自己还排斥自己干嘛。

其次,更加精准的定制。人和人的区别,不仅是免疫,还有基因,世界上没有两个人的基因完全相同。

但是这个器官,因为是用人自己的细胞培养的,所以,肯定和原来的人一模一样。

原配嘛,更好。所以,这套技术,目前已经吸引了非常多的关注。

05,我们,在行动

目前,全世界不少科学家都向这个方向进行研究,而且,进展也让我们看到希望。

比如,2021年,首例人猴嵌合体

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中国科学院院士季维智带领他的团队,制作了史上第一批人猴嵌合体胚胎[1]。

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这个研究的胚胎已经分化到了胚层阶段,并且展示出了嵌合体的一种潜力。

尽管困难重重,但是,嵌合体研究,已经在路上,这就是未来的希望。

[1] Tan T , Wu J , Si C , et al. Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos exvivo[J]. Cell, 2021, 184(8):2020-2032.e14.

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