在动物体内“种”出适合病人的人类器官？深圳科学家参与突破性研究，成果登上《细胞》

如果有一天，医生可以在动物体内“种”出适合病人的人类器官，全球器官短缺的问题也许会被大大缓解。实现这一点的关键，是让人类多能干细胞，即可以被控制并定向分化成某种组织或器官的“种子细胞”，顺利“住进”其他哺乳动物的胚胎里，形成“跨物种嵌合体”。不过，现实中的“异种屏障”远比想象中坚固：人类细胞在动物胚胎中往往受到排挤，难以存活。

11月24日，一项围绕打破“异种屏障”的突破性成果在全球顶级学术期刊《细胞》（Cell）发表。该成果由深圳科学家深度参与——是美国德克萨斯大学西南医学中心与华大生命科学研究院牵头建设的基因组多维解析技术全国重点实验室合作的研究成果。

图源：《细胞》官网

据介绍，为了打破“异种屏障”，过去，科学界的主流策略是“改造种子”，即通过基因工程，让人类细胞抗凋亡。这虽然提高了存活率，却给未来的临床应用埋下了致癌等安全隐患。

有没有更好的办法？在上述研究中，中美科学家组成的团队以小鼠为对象展开了研究。研究团队发现，当人类和小鼠的多能干细胞放在一起培养时，人类细胞的一部分RNA会进入小鼠干细胞里，被小鼠当成“可疑入侵者”，从而启动自身的RNA天然免疫通路，把人类细胞“清除”。但是，当研究人员敲除小鼠细胞中这条免疫通路的关键分子RIG-I和MAVS后，小鼠细胞的“竞争力”下降，人类细胞不需要做任何基因改造，生存率就明显提高，在小鼠胚胎中的嵌合率也大幅上升。这意味着，RNA天然免疫是一道此前被忽视的“异种屏障”，且通过改造宿主动物就能在一定程度上解除。

在后续研究中，团队还发现了人类细胞的RNA进入小鼠细胞的路径。这个过程必须依赖细胞直接接触。进一步的成像实验发现，人类和小鼠细胞之间会搭建起一种细长的“隧道纳米管”（TNTs）。人类RNA正是顺着这座“纳米桥”进入小鼠细胞，触发了对方的免疫反应。当研究人员使用药物切断这些纳米管，小鼠细胞中的人源RNA明显减少，小鼠细胞内的“警报”随即解除，人类细胞的生存情况也随之改善。

研究概览。图源：《细胞》官网

研究团队表示，相比直接在人类细胞上做基因改造，这种“尽量不动人，只改宿主”的思路，在未来用于再生医学和器官移植时更符合安全性和可控性。更长远地看，RNA天然免疫大概率只是异种屏障中的一环，如果今后能把阻断这条通路和其他策略，比如匹配发育节奏、优化细胞粘附、缓和细胞之间的竞争等结合起来，在动物体内安全、高效地培育人类器官，用于移植和疾病研究，或许就会逐步走向现实。

德克萨斯大学西南医学中心的胡莹莹博士、基因组多维解析技术全国重点实验室的孙海汐博士和德克萨斯大学西南医学中心的Masahiro Sakurai博士为论文的共同第一作者，德克萨斯大学西南医学中心的吴军教授与基因组多维解析技术全国重点实验室的顾颖研究员为论文共同通讯作者。本项目获得了深圳市优秀科技创新人才培养项目资助，也获得了相关伦理委员会的批准。

编辑 高原 审读 郭建华 二审 郑蔚珩 三审 万晖