嘿,我把我的心臟養在豬的身體裡了

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根據美國國家器官共享聯結網(UNOS)統計,現今超過 10 萬的人正在器官移植的等待名單上,然而,每年僅有不到 1/10 的捐贈者。試著想像一下,假如身邊的親友急需進行肝臟移植手術,而在迫切等待的某一刻,接獲醫院的來電通知順利取得捐贈器官–來自一頭豬!

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對於大多數等待移植器官的病人來說,惡化的病情或許不是最糟的,折磨人的是無定數的等待。科學家們想到了一種解決器官短缺的問題 – 異種移植,即是從動物身上取得的健康組織或器官移植到病患體內。然而,這個方法有三大難題:正常生理功能的運作、捐贈體內的病毒傳播以及人體免疫排斥反應。

早期異種移植實驗 「半獸人」不是神話

這個想法並非是天方夜譚!早在 1905 年,一位法國醫生 Princeteau 進行了世界第一例異種器官移植手術,將兔腎直入腎衰竭的兒童體內,手術成功,卻在數周後病人由於斥異反應而死於感染;但卻也為科學界開啟了異種移植的篇章。數十年來的結果,人們發現異體移殖最大的障礙便是受體的免疫排斥。今年年初,美國科學家 Mohuiddin 宣布:她的團隊成功將一顆豬心移植至狒狒體內存活 2 年之久,關鍵在於修改豬的基因,讓狒狒的免疫系統對移植到他體內的豬心「視如己出」。

與其改變豬的基因,讓豬擁有人類的基因使器官更相融,不如讓豬產生「人類的器官」?聽起來像是耳熟的科幻定影的草本?電影「猩球崛起」描述人類為了使用基因工程破解阿茲海默症(Alzheimer’s disease),而導致試驗猿類有部分傾人化的突變而產生高智慧反抗意識,釀成一場災難;然而,今日的現實生活中,其實已經有科學家把人類的幹細胞植入動物的胚胎內,再讓母體懷出「半獸人」!

美國加州大學戴維斯分校的生物生殖學家 Pablo Ross 以及史丹佛大學的幹細胞學家 Hiromitsu Nakauchi 分別利用豬與羊的胚胎與人的細胞嵌合,形成嵌合體(Chimera)。Chimera 其實是希拉神話中的獅頭羊身蛇尾的混種生物,如果此計劃可行,想像一下未來的世界會有各種的 Chimera 的農場,不是為了食用目的,而是為了供給人類器官,產生了一個全新的市場供給產業。

CRISPR 鎖定目標器官 精確度與成本因素不是問題

32505778_xxl-e1467006528267專家先利用 CRISPR 基因剪輯術,除去受精豬胚胎 DNA 中的目標器官基因,再將注入人類的誘導性多功能幹細胞(induced pluripotent stem cell, iPSC),希望這些幹細胞將會趨向分化為目標器官的細胞組織。Pablo 教授指出,豬胚胎若發育成個體,外觀與一般豬無異,僅目標器官為可作為移植的人類器官,並非意於製造「半獸人」。然而,此項研究尚於初使階段,加州大學倫理審查委員會下令胚胎發育至中期以前需終止培養,避免發生成獸擁有類似人類的腦或是人工高智慧生命的形成,不過中期胚胎足以觀察目標器官的發育情況以及基因形態。原本任教於日本東京大學的 Nakauchi 因為日本政府對於人獸胚胎的嚴格管控,於 2013 年被史丹佛大學迎聘,並且以自己的 iPSC 注射進羊的胚胎,他相信未來的某一天,病患可以不再需要等待他人的器官捐贈,而是等待自己細胞所製造的器官成熟。

CRISPR 的發展除了升級了傳統基因修改的效率,使得多項基因的敲除與插入變得簡單與高效率,幫助供體動物移除標靶器官基因之外,或許還能敲除供體動物基因組中有害的病毒基因,直接掌握了異體移植的兩項困難。至於經費方面,過去實驗的豬隻常為克隆豬;CRISPR 技術的效率將可降低供體豬的培育費用,使得這系列實驗的可能性與速度大幅提升。

生命的價值不該有目的性 引發道德倫理爭議

不過,相關實驗也引發了不少爭議。iPSC 是一種俱多種分化潛能的細胞,其最大的好處就是它的來源是取得方便的人類皮膚細胞,再經誘發回原始的幹細胞狀態,而幹細胞可以進而被誘導分化成近乎各種目標細胞,這項技術的產生被譽為個人化再生醫學的開端。因此,要如何精准控制 iPSC 在獸體胚胎內的分化確實是一項挑戰,有人擔心人類幹細胞會影響供體獸胚胎的腦部發育,甚至發展出類人的腦神經系統;此外,動物保護組織也質疑這類實驗違反生命權,沒有生命是為了延續其他生命而誕生的。

電影「姊姊的守護者」中,父母為了拯救罹患急性骨髓性白血病(Acute myeloid leukemia,AML)的女兒而「製造」了「救命寶寶」,讓基因配對產生小女兒可以隨時提供姊姊的血液及骨髓。有朝一日,人們是否可能培育出個人化的農場動物或是寵物,完美地提供飼主意料外的器官需求;不過,這將會改變我們與這些動物之間的關係,也可能改寫人們對於一個完整「人類」的定義,這些都值得我們好好地省思。

參考文獻
1. Delia A. S. & Pablo J. R., Pluripotent stem cells and livestock genetic engineering (2016) Transgenic Research 25:3:289-306
2. Huamn-Animal Chimeras are gestating on US research farms, MIT Technology Review, January 6, 2016
3. Human organs grown in pigs: Scientists let hybrid embryos develop in lab for 28 days in bid to solve transplant shortage, Daily Mail news, June 06, 2016
4. Long-lived pig-to-primate heart transplants, NIH Research Matters, April 19, 2016

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