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與小豬做伴找生命“藥方” 未來讓豬長出人的器官
四色熒光小豬,亨廷頓舞蹈癥小豬,,能分泌人胰島素,、血清素的小豬……世界頂尖轉(zhuǎn)基因動(dòng)物專家之一,、中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員賴良學(xué)說,自己是“每天與豬打交道的人”,。2001年,,他成功培育出世界第一例基因敲除克隆豬,,轟動(dòng)一時(shí),。在此后的近20年間,,他利用基因編輯技術(shù),,培育出多種可以為人類“試藥”的疾病模型豬,,還利用豬作為生物反應(yīng)器,,使其分泌出人的胰島素等人源蛋白,為糖尿病等疾病患者帶來福音,。豬是目前為止發(fā)現(xiàn)的最適合為異種移植提供器官的物種,,賴良學(xué)表示,在豬身上培育人源器官,,再將其移植到人身上的“未來”不是夢,。
世界第一例基因敲除克隆豬出自他手
“我做研究有個(gè)理念,就是喜歡做第一,,其他人做過的東西我很少做,。”賴良學(xué)的科學(xué)夢,,也是伴隨著許多“第一”逐一實(shí)現(xiàn)的,。
1992年,在解放軍獸醫(yī)大學(xué)研究生畢業(yè)后,,賴良學(xué)考取了東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生物工程系博士,,師從著名動(dòng)物組織胚胎學(xué)專家秦鵬春。賴良學(xué)說,,這是自己科研生涯的第一個(gè)重要節(jié)點(diǎn),。如今,秦教授的學(xué)生在全世界都發(fā)揮了重要作用,,世界上三分之一的“第一個(gè)”克隆動(dòng)物都出自同門師兄弟之手,。其后,他跟隨國內(nèi)最早從事干細(xì)胞研究的三位科學(xué)家之一——中科院遺傳發(fā)育研究所鄭瑞珍,,從事干細(xì)胞研究,。1995年至1997年之間,他跟隨研究獸醫(yī)的工程院院士殷震,,開展轉(zhuǎn)基因羊研究,,第一次接觸到分子生物學(xué)和顯微注射。
一直聚焦前沿技術(shù)的賴良學(xué)在科研路上不斷取得突破,。1998年,,在世界上第一只克隆大動(dòng)物——多莉羊誕生的第二年,他在一個(gè)國外著名的大動(dòng)物科學(xué)研究中心攻讀博士后,,從事胚胎克隆技術(shù)的研究,。當(dāng)時(shí),人們希望把豬的器官移植到人的身上,,解決人器官短缺問題,。但是,,豬跟牛、羊等大動(dòng)物一樣,,身上攜帶“半乳糖”基因,,必須將這種基因敲除,移植到人體內(nèi)才能使豬的免疫原性更接近人類,,減少排斥反應(yīng),,當(dāng)中就需要用到基因編輯技術(shù)及動(dòng)物克隆技術(shù)。然而,,從1998年到2001年之間,,來自世界各國的博士后換了一撥又一撥,始終沒能實(shí)現(xiàn)克隆豬的突破,。
2001年,,在大動(dòng)物克隆技術(shù)及基因編輯技術(shù)都得到突破的背景下,賴良學(xué)將這兩種技術(shù)結(jié)合,,成功培養(yǎng)出第一只敲除了半乳糖基因的克隆豬,,2002年1月以第一作者身份在《science》雜志上發(fā)表了文章,繼多莉羊后再次引起世界轟動(dòng),。
賴良學(xué)同時(shí)也開創(chuàng)了克隆豬的培育方法,。多莉羊之后,克隆豬培育技術(shù)一直不成功,,賴良學(xué)琢磨許久后想到,,豬是多胎動(dòng)物,而且胚胎質(zhì)量遠(yuǎn)不如羊,,于是他大大增加了豬的胚胎移植數(shù)量,,同時(shí)縮短了體外培育時(shí)間,目前該方法已經(jīng)成為世界上克隆豬培育的通用方法,。
“豬豬賓館”擁有世界上種類最多轉(zhuǎn)基因豬
2007年,,賴良學(xué)在廣州建立起自己的實(shí)驗(yàn)室。通過與南方醫(yī)科大學(xué)顧為望教授合作,,他僅花了半年時(shí)間就培育出多基因修飾克隆豬,,從外觀上看,就是可以發(fā)四種光的“四色熒光豬”,。如今,,他的“豬豬賓館”已經(jīng)擁有世界上種類最多的轉(zhuǎn)基因豬。不僅如此,,他還幫助其他實(shí)驗(yàn)室建立基因編輯的技術(shù)體系,。
賴良學(xué)幽默地表示,自己“每天都要跟豬打交道”,從給豬加飼料,到打掃糞便,,從做手術(shù)到給豬“孕檢”,,從頭到尾,豬的每一種特性他都非常熟悉,。
賴良學(xué)解釋,,培育轉(zhuǎn)基因豬有很大的價(jià)值。在農(nóng)業(yè)方面,,可以通過對(duì)豬的基因改造,,提高豬肉產(chǎn)量,,改善豬肉的質(zhì)量,,增加豬肉的營養(yǎng)成分;還可以通過添加抗病基因提高豬的抗病能力,,通過改變腸道基因減輕豬糞對(duì)環(huán)境的污染,。
在生物醫(yī)藥方面,由于豬的心血管系統(tǒng),、消化系統(tǒng),、皮膚、營養(yǎng)需要,、骨骼發(fā)育以及礦物質(zhì)代謝等都與人的情況極其相似,,且繁殖周期短,轉(zhuǎn)基因豬對(duì)于人類有著更為重要的意義,?!暗谝皇强梢赃M(jìn)行異種器官移植,把豬的器官移植到人身上,,比如把豬的腎臟,、心臟、胰臟,、角膜等往人身上移,。第二是動(dòng)物模型,通過基因敲除技術(shù),,讓豬獲得人的疾病,,利用疾病豬模型進(jìn)行人類疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)理、疾病的藥物和干細(xì)胞治療研究,。第三是產(chǎn)生人源蛋白,,比如人的凝血因子及血清白蛋白等。第四是人源化器官的實(shí)現(xiàn),,即讓豬體內(nèi)長出人的器官,。”賴良學(xué)解釋,。
暨南大學(xué)的“夫妻檔”科學(xué)家李曉江,、李世華多年來從事單基因致病的退行性疾病——亨廷頓病癥的研究,,但是在轉(zhuǎn)基因小鼠及轉(zhuǎn)基因猴子身上建立的疾病模型均不理想,不是與人的病癥相距太大,,就是在短時(shí)間內(nèi)便死亡,,難以達(dá)到篩選治療疾病的藥物的目的。2010年,,這對(duì)“夫妻檔”找到了賴良學(xué),,雙方一拍即合,他們合作培育出世界首例亨廷頓舞蹈病基因敲入豬,,可以精準(zhǔn)地模擬出人類神經(jīng)退行性疾病,,未來有望找到治療帕金森、老年癡呆等疾病的方法,,被譽(yù)為神經(jīng)退行性疾病研究領(lǐng)域的“里程碑”,。
未來要讓豬體內(nèi)長出人的器官
因?yàn)樨i與人的相似性,利用豬作為生物反應(yīng)器,,培養(yǎng)人需要的高生物活性物質(zhì),,是該領(lǐng)域科學(xué)家一直在努力的方向。
人血清白蛋白,,俗稱“生命制品”,,是一種從健康人血中提煉加工而成的特殊藥品,是危重病人的“救命藥”,,可以治療失血?jiǎng)?chuàng)傷,、燒傷引起的休克、肝硬化等,。我國由于血漿原料短缺使白蛋白市場供應(yīng)不濟(jì),,造成人血白蛋白一藥難求的局面。同樣的,,賴良學(xué)團(tuán)隊(duì)通過對(duì)豬的基因進(jìn)行編輯,,使豬完全產(chǎn)生人的血清白蛋白,一旦通過安全檢測,,就能解決人血清白蛋白短缺的問題,。
通過豬產(chǎn)生人源化蛋白已實(shí)現(xiàn),而在豬體內(nèi)培育出人源化器官,,再移植到人身上,,則是各國都希望率先突破的領(lǐng)域。賴良學(xué)透露,,自己目前正在主持一項(xiàng)國家先導(dǎo)項(xiàng)目,,主要就是圍繞這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行。這項(xiàng)技術(shù)的原理是,通過基因敲除技術(shù),,將豬某一個(gè)組織器官的基因敲除掉,,使其不長這個(gè)器官,然后將人的干細(xì)胞植入豬的胚胎內(nèi),,使豬的體內(nèi)長出人的器官,,再將長出的器官移植到有需要的患者身上。賴良學(xué)坦言,,這些技術(shù)尚處于起步階段,,盡管如此,他仍堅(jiān)信,,在轉(zhuǎn)基因豬體內(nèi)培育人源器官,、為人類解決器官短缺的“未來”不是夢。
賴良學(xué)
中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員,,吉林大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院院長/教授,,博士生導(dǎo)師,華南干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究所副所長,。同時(shí)也是國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)重點(diǎn)項(xiàng)目主持人,國家重大基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973)項(xiàng)目首席科學(xué)家,,中國海外杰出青年基金獲得者,。2013年入選“南粵百杰”。
研究領(lǐng)域
人和動(dòng)物胚胎干細(xì)胞的分離培養(yǎng),、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的建立,、動(dòng)物克隆及人類治療性克隆、體外受精及其影響因素
創(chuàng)新感言
我從小就好奇心很強(qiáng),,好奇是創(chuàng)新的動(dòng)力,。大學(xué)本科的時(shí)候,我就認(rèn)定以后要走科研的道路,。我做研究有兩個(gè)特點(diǎn),,一是偏向技術(shù)和應(yīng)用,我認(rèn)為應(yīng)該做些對(duì)社會(huì)有用的東西,;二是我喜歡做“第一”,,原則上別人做過的東西,我不會(huì)再做,。
失敗對(duì)于科研來說很正常,。如果做一個(gè)成功一個(gè),就不是“科研”,,而是“生產(chǎn)”,。克服困難是科學(xué)家的一種本能。遇到某個(gè)困難的時(shí)候,,我們會(huì)想方設(shè)法克服它,,如果實(shí)在解決不了,就會(huì)想如何繞過它以達(dá)到最終目標(biāo),,但是不會(huì)放棄,。(記者羅樺琳 訊員黃博純)
編輯:趙彥
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