豬的胚胎

近期，在香港舉行的國際干細胞研究學會年會上，中國科學院宣布了一項重大突破：他們首次在豬胚胎中培育出了一顆人類心臟，這顆人類心臟在豬胚胎中存活了 21 天。

豬豬為人類獻出了自身，又為科研進步獻出了子孫。近年來，雖然科學家已經將基因編輯的豬腎臟、豬肝臟、豬心臟成功移植到人體中，但這些經過基因改造后的豬器官還是沒能完全騙過人體的免疫系統，會遇到人體免疫排斥、跨物種病毒感染等多種問題，最長也只在人體內待了幾個月。此外，給人裝一個豬心臟還面臨醫學倫理和規模化應用的問題。

相比之下，在豬體內孕育出的人類心臟，從基因上看完全是人類的器官，這種心臟其實是一種人-豬嵌合體。那么，什么是嵌合體呢？

科學家經過大量實驗證明人-豬嵌合體能夠存在

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什么是嵌合體

舉個例子，曾經有個孩子在DNA鑒定中發現他不是自己親生母親所生，醫生檢查后才發現，這位母親是嵌合體，她的子宮屬于她的雙胞胎姐妹，她在胚胎階段把她的姐妹“吃”了。

嵌合體就是指一個生物個體中，包含了由不同DNA發育出來的細胞或組織。如果細胞來自同一物種，則稱為同種嵌合體（或內嵌合體）；如果細胞來自不同物種，那么它們組合成的個體就被稱為異種嵌合體（或種間嵌合體）。

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如何培育出人-豬嵌合體

那么，如何培育出人-豬嵌合體呢？當然，想要制造出特定的嵌合體并不容易，需要先制造出缺少特定器官的動物胚胎。然后在這種缺少器官的豬胚胎中植入特制的人類細胞，讓人類器官可以在動物的胚胎中成長。

此前，研究團隊曾在豬胚胎中培育出人類腎臟的雛形，腎臟中人類細胞占40%-60%，這些胚胎在懷孕的母豬體內存活了一個月。

為了在豬胚胎中培育出人類心臟，科學家先敲掉豬受精卵中兩個對心臟發育起關鍵作用的基因，這樣長出來的豬胚胎就缺少了心臟。

d和e的受精卵處于桑葚胚期

人類干細胞是具有自我復制能力和多向分化潛能的細胞，能夠在一定條件下分化為多種功能細胞，比如分化成心肌細胞。為了保證人類干細胞能夠在豬胚胎內存活，科學家對人類干細胞的基因重新編程，引入了阻止細胞死亡和促進細胞生長的基因，讓它們具有更強的存活能力。這些改造后的少量人類干細胞會在豬胚胎的桑葚胚期注入，并把這些改造后的胚胎移植給母豬代孕。這樣，人類干細胞就會分化成心臟，主動填補缺損的豬心臟，最終達成在豬體內孕育出人類心臟的目標。

在受精卵的初期階段，受精卵經過數次分裂，形成由 16 個細胞組成的實心細胞團，此時細胞尚無明顯分化，胚胎形如桑葚，被稱為桑葚胚期。胚胎在桑葚胚期之后還會經歷囊胚期、原腸胚期及神經胚期。

用熒光跟蹤人類細胞

為了追蹤人類細胞的分化和生存狀態，研究人員給人類細胞中添加了熒光標記。解剖發現，這些心臟已經相當于人類心臟 21 天時的發育程度，并且還在跳動。

目前，尚不清楚心臟中人類細胞的比例，而且這些胚胎最長的只能生長 21 天，可能是因為人類細胞被豬細胞污染，破壞了心臟的功能。如果未來這種心臟能完全由人類細胞構成，那么用來移植時就只需要考慮人類器官移植的問題了。

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編輯｜張毅

主編｜黎坤

總編輯｜吳新

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