科学家首次实现大鼠胎间移植

外科医生近日将一个大鼠胚胎的肾脏组织移植到另一个大鼠胚胎中。这项研究的负责人、日本东京慈惠会医科大学肾病学家Takashi Yokoo说,这项手术是未来将猪胚胎肾脏移植到没有肾脏功能的人类胚胎内的第一步。相关成果公布在预印本服务器bioRxiv上。

据《自然》报道,Yokoo表示,“这是同类项目中的第一个”。研究人员以前曾将细胞和羊水注射到包括人类在内的胚胎中,但这是子宫内器官和组织移植的首次报道。

在出生前移植一个器官,可以使其和胚胎一起生长发育,这样器官在胚胎出生时就能发挥作用,并降低排异反应风险。

“这是很有趣的实验。”澳大利亚玛塔母亲医院产科医生Glenn Gardener说。

在这一研究中,Yokoo和同事对大鼠胚胎进行了基因编辑,使其在肾脏中表达一种绿色荧光蛋白,以便跟踪组织。然后,他们从大鼠胚胎中提取绿色荧光肾脏组织,并用一根细针将其插入在母鼠子宫内发育18天的另一个大鼠胚胎的背部皮肤下。大鼠胚胎约在正常妊娠期22天后出生。

研究显示,这些组织逐渐发育,形成被称为肾小球的废物过滤单元以及分化良好的内外肾结构。两周半后,肾脏开始产生尿液。“这条时间线被认为几乎与正常发育时间线相同。”Yokoo表示。由于移植的肾脏没有连接输尿管,尿液无处排泄,因此研究人员必须不断排空肾脏,直到这些大鼠在5个月大时被实施安乐死。

接受移植手术的4只怀孕大鼠有9个胚胎,其中8个发育出了绿色荧光肾脏。Yokoo推测,在另一个大鼠胚胎中移植的组织可能没有嵌入。

对肾脏的仔细观察显示,大鼠胚胎的血管在移植的组织中生长,这使得后者不太可能被免疫系统排斥。Gardener说,出现器官移植排斥反应的一个主要原因是供体血管与宿主的身体不相容。“在该研究中,宿主‘渗入’了器官,这真的很不简单。”

Yokoo的长期目标是将猪胚胎的肾脏移植到患有波特综合征的人类胚胎体内。患有波特综合征的胚胎在母体内没有发育出功能正常的肾脏,通常在出生后数小时内死亡。

为测试异种移植——将动物器官移植到另一个物种的受体内,Yokoo将小鼠肾脏组织移植到大鼠胚胎体内。实验在4只大鼠身上取得了成功,肾脏发育了10天,没有出现排异反应。之后,组织显示出排异反应的迹象,但可以通过免疫抑制药物来抑制。Yokoo说,与成人组织相比,胚胎组织不太可能诱导免疫反应,这意味着在移植前不需要进行基因改造以避免排异反应。

到目前为止,研究人员已经尝试对完全发育的器官进行基因改造,以使异种移植更接近临床试验。上个月,美国外科医生首次将基因编辑猪的肾脏移植到成年活体中。此外,他们还曾将基因编辑的猪心脏移植到人体内,并将基因编辑的猪肾和肝脏移植到缺乏脑功能的人体内。

Yokoo透露,他还对11头母猪的38个猪胚胎进行了猪-猪胚胎移植,并生下了18头接受移植的仔猪,相关结果尚未发表。他还在狨猴身上进行了猪-猴胚胎移植,并希望几个月内在食蟹猴身上进行移植。

研究器官移植的日本小樽商科大学医学人类学家Maria Yasuoka说,Yokoo的实验是人类异种移植道路上“小小的第一步,但却是非常重要的一步”。

Gardener说,研究结果令人振奋,但离适用于人类还有很长的路要走。其他研究人员对此表示赞同。“原则上,子宫内器官移植是一个惊人的概念。”美国约翰斯·霍普金斯大学胚胎干预专家Ahmet Baschat说,“从科学上说,这很新颖,是一个开始。”但Baschat表示,他不会对此过于兴奋。

Yokoo已经开始与公众接触,告知他们人类胚胎异种移植的好处,以期赢得信任。他还计划向其所在大学和医院的伦理委员会以及日本监管机构提出相关人体研究的申请。(文 乐乐)