製造器官的新方法 -- 讓豬體內長出人類的器官

器官捐贈的供不應求一直是個問題，所以科學家們除了在 culture dish 上面培養器官外，也試著在動物胚胎內長人類器官，但這並不是這麼容易。Salk Institute 的發展生育學家(developmental biologist) Juan Carlos Izpisua Belmonte 先用 CRISPR 技術製造出無法長出器官的小鼠(mouse)胚胎，之後再把正常大鼠(rat)的幹細胞(PSC, pluripotent stem cells)打入胚胎中，混合過的小鼠胚胎則植入母鼠的子宮讓牠繼續生長，生出來的小鼠體內的器官便大多數是由大鼠的細胞組成。他們試的器官有胰臟(Pdx1)、心臟(Nkx2.5)和眼(Pax6)，控制這幾個器官生長的基因被 KO 後老鼠無法存活，但是植入正常大鼠的幹細胞後，長出來的胰臟、心臟和眼大多由大鼠的細胞組成，而混合鼠的生命週期跟正常老鼠一樣約是兩年。

鼠類互植器官的研究處此篇之外，這個月在 Nature 上也有一篇，是由日本東京大學做的，他們先是把大鼠(rat)的幹細胞(PSC)植入小鼠的胚胎(blastocyst)，但是長出來的胰臟是小鼠胰臟的大小，因此其胰小島(pancreatic islets)不夠用來治療大鼠的糖尿病。於是，他們反其道而行，換成把小鼠的幹細胞植入缺少 Pdx1 蛋白的大鼠胚胎(Pdx-1 KO)，使其能長出大鼠胰臟大小的胰臟，然後再把胰小島取出來，移植到有糖尿病的小鼠身上(treptozotocin-induced diabetes)，結果移植手術五天後，在不用抑制免疫系統(immunosuppression)的情況下，能夠成功降低老鼠血糖，並且持續了一年多。

不過，大鼠跟小鼠是相近的物種，之後 Izpisua Belmonte 他們也試了比較遠的，人類和豬的。他們把人類的 iPS cells 打入豬的胚胎中，總共做了超過兩千個人豬混合的胚胎，送入四十一隻母豬體內，之後有十八隻成功懷孕，一個月後只有 186 個胚胎長成，而且都比正常胚胎小，也發育得比較慢。人類的 iPS cells 有植入 GFP 以便於觀察其器官的發展，結果發現豬的胚胎內的確可以長出器官，但是人類細胞的比例很少，十萬個細胞中只有一個是人類的細胞。不過這至少是個進展，他們下一步準備測試豬體內的人類細胞，其基因表現是否正常。

其實我想把這篇記在這邊的原因是 Nature 的小編好嗆~ XD

前兩天看到這個新聞時，下面有人留言說標題不夠精確，有誤導之嫌。

Nature 小編：那你覺得要怎麼下標呢？

鄉民 A：stem cell swapping - the long way of making pigs into human-organ donors

Nature 小編：Ok, 雖然感覺不壞，但這個標題聽起來不像是 Breaking News，我給你 70 分吧。

鄉民 B：A new tasty treat is being made in labs?

Nature 小編：Go back to Buzzfeed!

（Buzzfeed 表示.......）





Nature 小編後來還是有虛心接受大家的建議：" On a more serious note, I will pass your comments onto the news team about the headline – it’s certainly not our intention to mislead in any way. I’m guessing the headline was attempting to be playful (like our ‘Plant biologists welcome their robot overlords’ headline a few posts back) but I do appreciate this is a more sensitive subject and perhaps should’ve been treated more carefully."



Article:

Sara Reardon, Hybrid zoo: Introducing pig–human embryos and a rat–mouse. Nature (2017)

Gretchen Vogel, Human organs grown in pigs? Not so fast. Science (2017)


Paper:

J Wu et al, Interspecies Chimerism with Mammalian Pluripotent Stem Cells. Cell (2017)

T Yamaguchi et al, Interspecies organogenesis generates autologous functional islets. Nature (2017)