科學家首次在大鼠上實現器官胎間移植

據《自然》報道，日本的外科醫生已經將一個老鼠胎兒的腎臟組織移植到另一個老鼠胎兒中。這項研究的負責人、日本東京慈惠會醫科大學腎病學家Takashi Yokoo說，這項手術是將來將豬胎兒腎臟移植到沒有腎臟功能的人類胎兒體內的第一步。4月20日，相關成果發布在預印本服務器bioRxiv上。

移植的組織長成了一個具有可識別部位的腎臟，宿主的血管開始滲入腎臟。圖片來源： K. Morimoto

“這是同類項目中的第一個。”Yokoo說，研究人員以前曾將細胞和羊水注射到胎兒（包括人類胎兒）中，但這是子宮內器官和組織移植的首次報道。

在出生前移植一個器官，可以使其和胎兒一起生長發育，這樣器官在出生時就能發揮作用，排異反應的風險會降低。

澳大利瑪塔母親醫院產科醫生Glenn Gardener說：“這是很有趣的數據。”

在該研究中，Yokoo和同事對老鼠進行了基因編輯，使其在腎臟中表達一種綠色熒光蛋白，以便跟蹤組織。然后，他們從大鼠胎兒中提取綠色腎臟組織，并用一根細針將其插入在母親子宮內發育18天大的大鼠胎兒的背部皮膚下。大鼠胎兒約在正常妊娠期22天后出生。

研究顯示，組織逐漸發育，形成被稱為腎小球的廢物過濾單位以及分明的內外腎結構。兩個半星期后，腎臟開始產生尿液。“這個時間線被認為幾乎與正常發育相同。”Yokoo表示。但由于移植的腎臟沒有連接輸尿管，尿液無處排泄，因此研究人員必須不斷排空腎臟，直到大鼠在大約5個月大時被安樂死。

接受移植手術的4只懷孕大鼠有9個胎兒，其中8個發育出了綠色熒光腎臟。Yokoo說，在另一個胎兒中，移植的組織可能沒有成功嵌入。

對腎臟的仔細觀察顯示，胎兒的血管在捐贈的組織中生長，這使得它們不太可能被免疫系統排斥。Gardener說，出現器官移植排斥反應的一個主要原因是供體血管與宿主的身體不相容。“在該研究中，宿主‘兼容’了器官，這真的很不簡單。”

Yokoo的長期目標是將豬胚胎的腎臟移植到患有波特綜合征的人類胎兒體內。患有波特綜合征的胎兒在母體內沒有發育出功能正常的腎臟，通常在出生后數小時內死亡。

為了測試異種移植——將動物器官移植到另一個物種的受者身上，Yokoo將小鼠腎臟組織移植到大鼠胎兒體內。實驗在4只大鼠身上取得了成功，腎臟發育了10天，沒有出現排異反應。到18天，組織顯示出排異反應的跡象，但可以通過免疫抑制藥物抑制。Yokoo說，與成人組織相比，胎兒組織不太可能誘導免疫反應，這意味著在移植前不需要進行基因改造以避免排異反應。

到目前為止，研究人員已經嘗試對完全發育的器官進行基因改造，以使異種移植更接近臨床試驗。上個月，美國的外科醫生首次將基因編輯豬的腎臟移植到成年活體上。美國和中國的外科醫生此前曾將基因編輯的豬心臟移植到活體內，并將基因編輯的豬腎和肝臟移植到缺乏腦功能的人體內。

Yokoo說，他還對11頭母豬的38個豬胎兒進行了豬-豬胚胎移植，并生下了18頭接受移植的仔豬，相關結果尚未發表。他還在狨猴身上進行豬-猴胚胎移植，并希望在幾個月內在食蟹猴身上進行移植。

日本小樽商科大學研究器官移植的醫學人類學家Maria Yasuoka說，Yokoo的實驗是人類異種移植道路上“小小的第一步，但卻是非常重要的一步”。

Gardener說，研究結果令人振奮，但離適用于人類還有很長的路要走。其他研究人員對此表示贊同。“原則上，子宮內器官移植是一個驚人的概念。”美國約翰斯·霍普金斯大學胎兒干預專家Ahmet Baschat說，“從科學上說，這很新穎，這是一個開始。”但是，Baschat說，他不會過于興奮。

Yokoo已經開始與公眾接觸，告知他們人類胎兒異種移植的好處，以期贏得信任。他還計劃向他所在大學和醫院的倫理委員會以及日本監管機構申請在人體上進行研究。

相關論文信息：https://doi.org/10.1101/2024.04.15.589452