http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2006-05-30
十月怀胎中根除遗传病?
早报记者 陈斌
患有先天遗传疾病的妈妈们,是否被迫放弃生育健康孩子的希望?而上海科学家研究的一项新技术,将来有望在十月怀胎的过程中帮助宝宝根除遗传病。
记者昨日从上海交通大学医学遗传研究所了解到,黄淑帧教授领衔的课题组,在世界上首次把人体干细胞植入山羊胎中,出生的小羊血液和器官里都有了人的细胞和基因。该研究为胎儿根除遗传病提供了新的思路,也许未来该技术成熟后,我们就可以像打预防针一样轻松进行产前治疗和组织损伤修复。
遭遇难题
免疫系统“排斥”异体细胞
据介绍,正常的干细胞在进入生物体后,随着它的发育和分化,该生物体内的某些恶性疾病诸如血友病、神经肌肉缺陷等能被治愈,而这也使得科学家对干细胞移植寄予厚望。
但一直以来,干细胞的植入技术面临着许多难题。黄淑帧表示,人体免疫系统就是第一道难关。因为对于异体干细胞,免疫系统会本能地“排斥”并进行攻击,严重者将导致移植手术完全失败。据了解,为了克服排异问题,以往实验中一般的方法是先用放射线、基因敲除等手段“捣毁”成年动物的免疫系统,不给它机会“反抗”。但显然,这种方法仅限于动物实验,却难以用到人身上。
取得突破
在胎儿早期“乘虚而入”
针对这一难题,课题组在山羊身上进行了多年实验,终于找到了解决办法。据黄淑帧介绍,他们采用了“宫内移植”的技术,即把干细胞直接注射入胚胎内,在胎儿早期免疫系统尚未成熟的当口“乘虚而入”。
据了解,由于处于胎儿早期的免疫系统还很“幼稚”,难以辨认外来细胞,因此不会产生排斥。而通过这一方法,正常干细胞便成功地躲过了“排异关”,植入胎儿体内。
据黄淑帧介绍,通过这套技术,课题组对50头山羊实施了人干细胞注射,除了11头羊妈妈不幸流产外,其余39头均顺利产仔,最大的羊宝宝已经有4岁多了。
最终成果
基因成功潜入羊宝宝体内
在专家使用基因芯片对这些“人-山羊嵌合体”分析之后,发现羊宝宝的血液、骨髓、脾、肝、肾、骨骼肌、肺、心脏等器官里,都有人的基因,最高的检出率达37%。以肝脏和血液为例,除了外表看上去是羊的肝外,内核都是人的细胞;血液中也表达了人血清的白蛋白。该结果证明,干细胞能在小羊体内长期存活,并且持续稳定地表达人源基因。
“宫内移植”为干细胞的顺利植入奠定了基础,但植入之后是否真的能够根除疾病呢?课题组又设计了另一组实验模拟遗传病的治疗。据黄淑帧介绍,他们专门培育了一种转基因小鼠,其通常产下的鼠宝宝容易发生肝损伤。通过对怀孕12天的胎鼠注射干细胞治疗后,出生的鼠宝宝的肝损伤得到了理想的修复,而这一实验结果一定程度上验证了课题组的设想。
意外收获
嵌合体的器官就像“药厂”
在本市松江生态园区内,坐落着上海医学遗传研究所动物试验基地。据黄淑帧介绍,这个基地平时并不对外开放,因为科学研究需要一个安静的环境。而黄教授也笑着把这几年在基地的岁月称为“闭门造羊”。
在经过精心设计后,课题组首先对妊娠的山羊“妈妈”开刀。科研人员首先摸准了羊宝宝的位置,然后再把人的脐血干细胞注射入胎羊腹腔内。2004年秋天,他们又在B超监视引导下,不动手术刀,成功地将干细胞注射到羊胎儿的腹腔内,还把移植的时间提前到了45至55天的妊娠期。
人的干细胞进入羊肚子里,会不会到处“乱跑”?为了得到答案,专家们还给注射进去的干细胞装上了“追踪器”———绿色荧光蛋白。如果在紫外灯显微镜底下,看到绿色的荧光,那就是人的细胞。经过基因芯片分析后,羊宝宝们的血液、骨髓和许多器官中出现了人的基因。
在试验过程中,科研人员还有意外收获。随着山羊宝宝的降生,它体内的人源干细胞也随之成长。这就意味着未来我们还能把人与动物的嵌合体的器官当作“药厂”。以肝脏为例,它能制造4000多种蛋白,如果羊身上能长出一只含有人肝细胞的羊肝,就能以此为生物反应器,分离提取出人肝细胞合成的各种药用蛋白。
黄淑帧:伦理是难迈的坎
早报记者 陈斌
黄淑帧教授表示,这些研究为干细胞在活体内的生物学行为提供了动物模型。但目前这只属于基础研究,未来真的要应用到人身上还需要一个相当长的过程。因为其首先涉及到技术的成熟程度,因为临床的技术要求要远远高于动物实验。除此以外,伦理问题也是一道很难迈过的坎。
[东方早报]