基因编辑异种移植供体猪的构建及现状

移植是目前公认的解决人类器官供体严重不足的有 病毒，在猪的基因组中存在多个拷贝，并能垂直传
效途径，甚至是唯一途径。
播给后代。PERVs 通常分为 PERV-A、PERV-B 和
猪易于饲养繁殖，器官尺寸与人类相匹配，遗 传学、生理学和解剖学方面与人类近似，人猪共患
PERV-C 三种Baidu Nhomakorabea型，所有猪体内都存在 PERV-A 和 PERV-B［6］，PERV-A 和 PERV-B 比 PERV-C
器官移植是治疗终末期器官衰竭的有效方法， 决人类器官供体短缺的难题。在最近的十多年里，
在临床上得到了广泛应用。但据美国器官获取和移 异种器官移植得到了快速发展，在很大程度上解决
植网（http ：//optn.transplant.hrsa.gov/data/）2018 年 了免疫排斥等难题，进一步推动了猪器官、组织和
5 月公布的数据显示，器官供求比率不到 5%。欧 细胞在异种移植临床中的应用。
洲 器 官 移 植 网 站（http ：//www.eurotransplant.org/） 1 异种移植供体猪面临的问题
2018 年 1 月公布的数据显示，在奥地利、比利时、 1.1 PERVs 的传播风险 ：猪体内存在诸如巨细胞
植受体带来疾病感染的风险，但这些病原微生物可 以通过供体筛选和无菌环境饲养等措施来避免［5］。
或将急剧增加，对器官移植需求的压力也将越来越 然 而， 猪 内 源 性 逆 转 录 病 毒（porcine endogenous
大。器官短缺已成为一个全球性问题，而异种器官 retroviruses，PERVs）是一种高危风险的交叉感染
随机整合到人基因组上，破坏基因结构，可能造
《实用器官移植电子杂志》 2018 年 9 月第 6 卷第 5 期 Prac J Organ Transplant（Electronic Version），September 2018，Vol.6，No.5 ·413·
成免疫缺陷和肿瘤［10-12］。为了尽可能避免 PERVs 带来的风险，王维等［13］通过大量的猪种筛选，获 得了 PERV- C 缺失的猪品系（XENO-1），降低了 PERVs 在猪体内的效价，并证明了 XENO-1 猪的 细胞没有感染人细胞。前期关于 PERVs 的大量研 究中，尚未发现任何一种有效措施能使 PERVs 完 全 失 活［14-16］。2015 年，Yang 等［17］ 利 用 CRISPR/ Cas9 基因编辑技术一次性失活 PK15 细胞中 62 个 PERVs 拷贝，使 PERVs 的感染能力降低了 1 000 倍 以上，该研究成果扫除了异种器官移植领域最大 的安全障碍，也重新燃起了大家对异种器官移植 的信心，此论文在美国 Science 杂志一次性审稿通 过， 并 提 前 在 线 刊 登。2017 年，Niu 等［18］ 再 次 利用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术结合体细胞核移 植技术获得了世界上第一批 37 头 PERVs 失活克 隆猪，经检测各组织和器官中 PERVs 均处于失活 状态，而且在后期生长发育过程中也没有发现被 PERVs 重新感染。不过也有另一种观点，猪到非 人灵长类的异种器官移植研究中至今并未发现受体 感染 PERVs 的情况［19］，这可能是由于 PERVs 在 受体内没有释放或者受体免疫系统对 PERVs 的感 染发挥了抵抗［5］，PERVs 之所以会感染人的细胞， 也可能是因为在实验中采用人 293T 细胞（人肾上 皮细胞），该细胞缺乏限制性因子 APOBEC，容易 被 PERVs 感 染［18］。Guell 等［20］ 认 为 人 体 内 存 在 很多除 293T 以外的细胞，比如肾细胞、脑细胞、 肌肉细胞、肝脏细胞等也缺乏 APOBEC，且在含有 APOBEC 高表达的外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）和 T 细胞内，同样 有 PERVs 感染。基于 PERVs 的潜在风险，世界卫 生 组 织（WHO）、 国 际 异 种 移 植 协 会（IXA）、 美 国食品药物监管局（FDA）等强调异种器官移植必 须采取有效措施来防止 PERVs 感染［21-22］。因此， 为了保证猪到人的异种器官移植不发生 PERVs 的 传播，我们认为有必要根除 PERVs 的传播风险。 1.2 免疫分子不相容性障碍 ：实现猪到人的异种 器官移植必须解决猪与人之间免疫学的不相容性。 免疫学的不相容性主要体现为免疫排斥反应和凝
辑、体细胞核移植技术的发展以及新型免疫抑制剂 感染多种人源细胞，如人成纤维细胞、T 淋巴细
的开发，人们可以最大限度地降低猪器官的免疫原 性，甚至通过嵌合方法在猪体内直接生长出人体器
胞及 B 淋巴细胞，该研究引发了人们对 PERVs 在 异种移植种间传播潜在风险的极大关注［8］。也有
官，使猪成为源源不断供应人体器官的工厂，解 研究将猪的胰岛细胞移植到非肥胖糖尿病 / 重症
病发生的可能性较小，涉及伦理问题较少，并可通 有更广的宿主范围，它们能感染 7 种人源细胞株， 过基因修饰来增强供体器官的匹配性［2-4］。因此， 而 PERV-C 仅能感染 1 种［7］。1997 年首次报道了
猪被公认为是最适合的异种移植供体。随着基因编 猪肾上皮细胞（PK15）携带的 PERVs 在体外可以
克罗地亚、德国、匈牙利、卢森堡、荷兰、斯洛文 病毒（porcine cytomegalovirus，PCMV）、戊型肝炎
尼亚共和国共 8 个国家，供求比率约为 45%。我国 病 毒（hepatitis E virus，HEV）、 淋 巴 性 疱 疹 病 毒
目前每年可实施临床器官移植的数量约为 1 万例， （porcine lymphotropic herpesviruses，PLHVs）、圆环
而等待器官移植的患者则有 150 万，供求比约为 病 毒（porcine circoviruses，PCVs） 等 多 种 病 原 微 1 ：150［1］。近年来，随着我国糖尿病、慢性肾病、 生物，不仅对猪本身具有致病性，也会给器官移
心血管疾病以及肝炎等疾病患者的大幅增长，使得 发展成为终末期肝、肾、心等器官衰竭的患者正在
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基因编辑异种移植供体猪的构建及现状
·综述·
赵恒 1，2，徐凯祥 1，范柠粼 3，赵红业 1，魏红江 1，3，4（1. 云南生物资源保护与利用国 家重点实验室，云南 昆明 650091 ；2. 云南农业大学动物科学技术学院，云南 昆明 650100 ；3 云南农业大学动物医学院，云南 昆明 650100 ；4 云南省版纳微型猪近交 系重点实验室，云南 昆明 650100）
DOI ：10.3969/j.issn.2095-5332.2018.05.018 基金项目：云南省应用基础研究重大项目（2014FC006）
联合免疫缺陷的小鼠体内，发现 PERVs 具有转录 活 性 和 感 染 性［9］。 而 且，PERVs 感 染 人 细 胞 后，
通讯作者：魏红江，Email ：hongjiangwei@126.com