全球首次！中國科學家讓豬長出“人類心臟”_風聞

　　通過人獸嵌合體模型，科學家希望能加深對人類自身發育、疾病的理解，促進新療法的開發，同時推動器官移植領域的發展。

　　撰文丨****凌   駿

　　責編丨汪   航

　　豬也能長出人類心臟？繼豬器官移植近年來頻繁取得突破後，本月，“人獸嵌合體”器官培養也迎來重大進展。

　　6月13日，《自然》頭版頭條報道，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院賴良學教授帶領團隊，全球首次成功在豬胚胎中培育出了含有人類細胞的心臟，並實現了心臟跳動。

　　這項結果在6月11日香港舉辦的國際幹細胞研究學會（ISSCR）年會上公佈，值得一提的是，會上，美國安德森癌症中心研究團隊同樣宣佈，他們實現在小鼠胚胎的腸道、肝臟和大腦中，嵌入有一定量的人類細胞。

　　“這是一個瘋狂的實驗，我們本不期待什麼。”華裔科學家、安德森癌症中心的生物醫學工程師沈希凌教授表示，但截至小鼠出生後的兩個月，這些人類細胞依然存在，且“非常穩定”。

　　在動物中培育人類器官

　　人獸嵌合體技術是利用基因編輯等方法，使動物胚胎無法形成某一種或幾種特定的器官，隨後利用幹細胞技術，向胚胎中添加人類幹細胞，以期實驗動物能長出“人類器官”，供醫學研究和臨牀用途。

　　據《自然》報道，在賴良學團隊的研究中，研究人員先對人類幹細胞進行了重編程，引入了阻止細胞死亡和促進細胞生長的基因，從而增強其在豬體內的存活能力。

　　在隨後豬胚胎的構建中，團隊敲除了兩個對心臟發育起到關鍵作用的基因，這使得正常的胚胎豬心無法發育。最後在早期的桑椹胚階段，植入提前改造好的人類幹細胞，再將胚胎放入代孕母豬體內。

　　由於事先對細胞進行了熒光標記，研究團隊能準確識別胚胎心臟中的人類細胞。據賴良學介紹，“改造豬胚胎”的心臟發育正常，與人類同一階段心臟發育的大小相等，並且保持跳動。

　　但團隊尚未披露研究中人類細胞含量的具體佔比。同時，這些“改造胚胎”最多隻能生長21天，之後就無法存活，“人類細胞可能破壞了豬心臟的功能。”賴良學表示。

　　與賴良學團隊使用的技術路徑不同，安德森癌症中心團隊則在重編程人類幹細胞後，直接先在培養皿中培育出腸道、肝臟和大腦的類器官。研究人員認為，如果在注射前就已經讓細胞發育成了人體組織，“它們可能會更有韌性。”

　　“我們甚至沒破壞胚胎壁，就將人類細胞引入了胚胎。”沈希凌表示，當這些類器官被注射入懷孕小鼠的羊水後，幾天內它們便開始滲入正在生長的胚胎，並在特定的區域內增殖。

　　順利分娩後，大約有10%的幼鼠腸道中含有人類細胞，約佔腸道細胞總數的1%，而肝臟和大腦中所含的人類細胞的比例則較低。

　　儘管從細胞比例上而言，此次“人鼠嵌合”的成功率還不高，但據《自然》報道，由少量人類幹細胞組成的肝臟，已在幼鼠體內產生人白蛋白，且細胞非常穩定。

　　人獸嵌合體仍處早期研究階段

　　在這兩項重磅研究接連公佈後，6月16日，《自然》發表評論稱，“人獸嵌合體是一個令人興奮卻又充滿挑戰的研究領域，人類細胞在動物胚胎中被誘導生長，使研究人員能研究人體組織的發育，長期目標是培育出可供移植的人體器官。”

　　早在2006年5月，上海交通大學醫學院研究團隊就在《美國國家科學院院報》發文，宣佈成功培育出了全球首例“人-山羊嵌合體”，證明了人類幹細胞可存活于山羊體內，未來也有希望從動物身上，獲得具有部分人類細胞的肝臟、腎臟、心臟等臟器。

　　此後10餘年間，隨着基因編輯、幹細胞再生醫學等的發展，尤其是在誘導性多能幹細胞（iPSC）技術出現後，人獸嵌合體研究的技術手段也愈發成熟。

　　《麻省理工科技評論》曾做過統計，僅2015年，美國就至少完成了20例“人豬”或“人羊”的嵌合體培育。在其中一項研究中，研究人員往豬胎兒體內注入了人類細胞，62天大時，“先天無眼”的豬胎眼部似乎出現了發育。

　　通過人獸嵌合體模型，一方面，科學家希望能加深對人類自身發育、疾病的理解，促進新療法的開發。

　　2022年，美國斯坦福大學研究人員宣佈，成功將人類類器官植入新生小鼠的腦中，並與宿主的大腦神經迴路整合。“人-鼠嵌合腦模型”的突破，有望為自閉症、阿爾茨海默病等重大腦疾病提供全新的研究平台。

　　另一方面，人獸嵌合體模型的另一大用途是器官移植。

　　2023年9月，賴良學團隊首次在豬胚胎中培育出了早期人類腎臟，其中人源細胞的比例達到70%，該研究以封面報道的形式刊登在《細胞·幹細胞》。

　　“最激動人心的時刻，是當我們把嵌合胎兒拿出來，通過熒光顯微鏡觀察到大片紅色熒光出現在其腰部位置。這意味着，經歷了五年的反覆探索實驗，離成功八九不離十了。”賴良學當時在接受媒體採訪時表示。

　　值得一提的是，賴良學還是全球首個“抗免疫排斥基因編輯豬”的發明者之一，開啓了近20多年全球豬大器官移植探索的大門。今年6月14日，空軍軍醫大學西京醫院宣佈，“豬腎移植患者”術後已生存超過100天，成為全球僅有的2例豬腎移植存活病例之一，刷新亞洲紀錄。

　　但相比已進入臨牀探索階段的異種移植，目前人獸嵌合體仍處在早期研究階段，包括如何進一步提高人源細胞的純度和比例等，仍存在着一系列的技術難關。

　　“嵌合體研究的一個常見挑戰是，人類細胞系可能已被其他物種的細胞污染。”斯坦福大學幹細胞生物學家Hiromitsu Nakauchi在本月的ISSCR年會上稱。

　　東京科學大學幹細胞學家Hideki Masaki則評價道，“如果研究人員想要培育用於移植的心臟，就需要完全由人類細胞構成，以避免引發免疫排斥反應。”

　　倫理挑戰

　　除了技術難點，倫理始終是人獸嵌合體研究難以迴避的話題，不同國家的規定不盡相同。

　　2015年，美國國立衞生研究院（NIH）發佈資金禁令，不允許向任何人獸混合胚胎研究提供撥款。但在聯邦層面，沒有統一的法律禁止此類研究開展，不同州的具體規定也有所不同。

　　除了生殖系統，人獸嵌合體爭議最大的，莫過於進行神經系統嵌合——公眾擔心會因此創造出有人類意識的“怪物”。

　　對此，美國路易斯安那州規定，動物腦組織中含有的人類細胞不得超過51%。而伊利諾伊州則沒有給出“硬性規定”，而是強調要在研究開展前，進行個性化的審查和評估。

　　日本則在2019年放開了限制，修訂的人獸嵌合體研究規範，不僅允許神經系統嵌合，還打破了“14天”限制，允許嵌合體胚胎髮育至足月並出生。

　　針對廣泛的社會爭議，日本衞生部當時表示，“這一新規不會引發任何新的風險，因為從技術角度，研究中創造出‘半人半獸’的全新生物體，是不可能實現的。”

　　在我國，2024年2月發佈的《人—非人動物嵌合體研究倫理指引》規定，僅當其他方法無法解答研究問題時，才可將人幹細胞或其衍生物，移植到非人動物胚胎或子宮內胎兒進行研究。

　　“指引”還強調，不得將嵌合胚胎植入人類或類人猿體內、不得將可能產生人生殖細胞的嵌合體進行交配以繁殖後代。在神經系統嵌合上，應高度重視其潛在倫理風險，預先評估人幹細胞及其衍生物，對動物宿主中樞神經系統的可能貢獻度，並制定相應的風險防控方案。

　　針對將人類細胞引入其他動物大腦的倫理擔憂，沈希凌在ISSCR大會期間接受採訪時表示，在目前的實驗中，構成小鼠大腦的人類細胞比例非常低。但如果引入了更多的人類組織，小鼠的認知或將成為一個值得關注的問題。

　　參考文獻：

　　1.Mice with human cells developed using ‘game-changing’ technique

　　https://www.nature.com/articles/d41586-025-01898-z

　　2.Tiny human hearts grown in pig embryos for the first time

　　https://www.nature.com/articles/d41586-025-01854-x

　　3.中國科學院團隊在豬體內培育人源中期腎臟，人源細胞高達70%，驗證動物體內再造人體器官可行性

　　https://www.mittrchina.com/news/detail/12497

　　4.Raposo VL. The new Japanese regulation on human/non-human chimeras: should we worry? JBRA Assist Reprod. 2021 Feb 2;25(1):155-161. doi: 10.5935/1518-0557.20200045. PMID: 33118717; PMCID: PMC7863089.

　　5.Revah, O., Gore, F., Kelley, K.W. et al. Maturation and circuit integration of transplanted human cortical organoids. Nature 610, 319–326 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05277-w