科技日报记者 叶青
9月7日，中国科学院广州生物医药与健康研究院研究团队在国际学术期刊《细胞干细胞》上发表封面论文，报道了利用胚胎补偿技术在猪体内成功再造人源中肾的策略。该研究中，研究人员利用新型人诱导多能干细胞，结合优化的胚胎补偿技术体系，在肾脏缺陷猪模型体内实现了人源化中肾的异种体内再生，这是世界范围内首次报道的人源化功能性器官异种体内再生案例。
器官移植已成为多种终末期疾病的唯一有效治疗手段，但供体器官严重缺乏限制了这一疗法在临床上的广泛应用。
“基于干细胞的器官异种动物体内再生将是未来解决这一问题的理想途径。”论文共同通讯作者之一、中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学研究员介绍，通过该途径获得的人源化器官不仅具有更全面的细胞类型和更完善的器官结构与功能，且由于供体细胞来源于患者自体，能有效避免异种器官或同种异体器官移植中存在的免疫排斥等问题。
然而，基于胚胎补偿技术实现人源化器官异种体内再生也存在诸多障碍。人源多能干细胞的分化能力不足和在异种动物胚胎内的生存能力低下、大动物模型提供的器官缺陷生态位难以形成以及异种胚胎嵌合补偿技术体系不完善等，导致从猪体内培育人体器官的设想一直没有成功。
为了寻求突破点，中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学课题组、潘光锦研究员课题组以及Miguel A. Esteban研究员课题组形成联合攻关团队，在中国科学院“器官重建与制造”战略性先导科技专项的支持下，围绕人体肾脏的异种再生这一世界难题开展了5年多的探索。
研究团队对人—猪胚胎补偿技术体系进行了全方位优化，最终确定了理想的胚胎补偿技术流程，即在桑葚到早期囊胚时期注射3—5个人源供体细胞，以构建嵌合胚胎，将嵌合胚胎在等比例混合的胚胎培养基和干细胞培养基中培养24小时后，移植入发情周期同步的代孕猪，即可获得嵌合猪胎儿。
研究示意图。受访单位供图
研究团队最终成功实现了人源化中肾的异种体内再生。该研究严格遵守相关伦理规定以及国际惯例，在3—4周胎龄内终止了妊娠。
“最终共获得2只胎龄25天、3只胎龄28天的中肾嵌合胎儿，这些嵌合胎儿的中肾内人源细胞占比最高可达70%，而人源细胞参与形成的中肾小管所占比例最高可达58%。”论文另一共同通讯作者、中国科学院广州生物医药与健康研究院戴祯研究员介绍，针对肾脏发育关键功能性基因SIX1、SALL1、PAX2及WT1的免疫荧光染色结果证明，人源供体细胞已分化成为表达这些基因的功能性细胞，说明伴随着胚胎发育，肾脏缺陷猪胎儿体内的人源供体细胞将能够支持人源化肾脏生成。
该成果首次证明了基于干细胞及胚胎补偿技术在异种大动物体内再造人源化功能性实质器官的可行性，为利用器官缺陷大动物模型进行器官异种体内再生迈出了关键的第一步，对解决供体器官严重短缺难题具有重要意义。
