全球首次!中國科學家讓豬長出“人類心臟”_風聞
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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