多虧了強大的基因編輯新技術(shù)，研究人員朝著構(gòu)建出更安全的、可用于人類移植的豬器官這一目標邁進了一大步。在發(fā)表于10月11日《科學(xué)》（Science）雜志上的一篇論文中，他們描述在豬細胞中應(yīng)用CRISPR編輯方法破壞了豬基因組62個位點的潛在有害DNA序列。這是有可能是迄今為止通過CRISPR實現(xiàn)精確、廣泛遺傳改變最極端的例子。它也為人們帶了希望：這一技術(shù)最終可讓豬器官適合于人體——這是論文的一些作者與一家私營公司正在進一步推進的目標。

僅在美國就有大約12.25萬人在等待器官移植來挽救生命，一些人認為穩(wěn)定供應(yīng)的豬器官可以彌補人類移植器官的不足，因為豬器官與人類器官的大小相似。然而直到現(xiàn)在，還沒有人能夠逃避豬細胞引發(fā)的強烈免疫反應(yīng)。并且這些細胞還具有另一個更長期的潛在風(fēng)險：它們的DNA中布滿了許多拷貝的病毒殘留物DNA序列，仍然可以生成感染病毒顆粒。研究證實，這種豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(PERV) 在培養(yǎng)皿中可從豬細胞移動至人類細胞，及感染移植到免疫系統(tǒng)薄弱小鼠體內(nèi)的人類細胞。

哈佛大學(xué)遺傳學(xué)家George Church和同事們完成的新CRISPR實驗針對的就是這些PERV序列。Church認為，新研究工作將重振異種移植——即將動物器官用于人體這一想法。“基本上，整個這一領(lǐng)域已經(jīng)停滯不前了15年。只有少數(shù)真正的信徒支持它。但我認為這將完全改變游戲。”

CRISPR是建立在細菌利用來破壞入侵病毒DNA古老防御機制上的一種方法。采用CRISPR，研究人員可通過一條短鏈導(dǎo)向RNA（gRNA）來靶向基因組中的特異位點，然后用一種酶來切割它以精確破壞基因或是插入新基因。

Church研究小組設(shè)計gRNA靶向了豬腎細胞DNA中62個PERV序列共有的一個基因。在一小部分細胞中，CRISPR系統(tǒng)除去了每一個靶基因——是迄今為止通過單次CRISPR達到的最大數(shù)量基因改變。在實驗室培養(yǎng)皿中這些編輯細胞用PERV感染人類腎細胞的能力下降了1000倍。

CRISPR的原開發(fā)者之一、加州大學(xué)伯克利分校分子生物學(xué)Jennifer Doudna說，這些細胞在62個位點經(jīng)歷DNA切割后存活了下來是相當(dāng)驚人的。相同的方法還可用作為研究工具來探究人類基因組中許多重復(fù)序列的功能，其中一些似乎在病毒感染過程中被激活。“這或許會鼓勵一些實驗室說，‘嘿，讓我們做一次大膽的改變。”其他一些研究小組已成功地一次改造6個位點，5個不同的基因。

Church警告說，編輯多個拷貝的單個重復(fù)基因序列不同于一次靶向許多獨特基因——這是CRISPR變?yōu)閺?fù)雜遺傳疾病治療方法的必要條件。他猜想實驗?zāi)芷鹱饔檬且驗樗昧艘环N稱作為基因轉(zhuǎn)換（gene conversion）的罕見現(xiàn)象，CRISPR失活的DNA位點幫助阻止了細胞正確修復(fù)其他最近被切割的位點，導(dǎo)致了一種滾雪球效應(yīng)使得所有的PERV拷貝最終永久失活。“我們不確定我們所做的是可泛化的。這并不意味著我們現(xiàn)在可以輕易地改變62個不同的基因。”

但這些結(jié)果與開發(fā)出可移植的豬器官有直接相關(guān)性。在上周美國國家科學(xué)院召開的一次基因組編輯會議上，Church報告稱他的研究小組已成功構(gòu)建出了PERV序列失活的豬胚胎——下一步是培育具有無逆轉(zhuǎn)錄病毒器官的克隆豬。這一壯舉沒有發(fā)布在這篇Science論文中。Church說，他的研究小組已成功失活了來自活體豬細胞中的PERVs，將這些細胞的細胞核轉(zhuǎn)移到了豬胚胎中，但不會去證實PERVs在胚胎中失活。“我們還未準備去詳述胚胎實驗，除了說我們已經(jīng)做了這些。”

如果可以消除PERV風(fēng)險，跨物種移植研究人員將“減少一個要解決的問題，”斯克里普斯研究所研究所移植免疫學(xué)家和醫(yī)生Daniel Salomon說。為了生成移植用豬，研究人員還必須要鑒別豬細胞中引起人類免疫系統(tǒng)排斥的許多其他的分子，采用一種不會導(dǎo)致豬死亡的方法來敲除各個基因。Church說，他的研究小組已經(jīng)獲得了這樣的一份列表，正在致力用CRISPR和其他的方法來使得每個基因喪失功能。他們希望在2016年能夠準備好一種免疫友好、無PERV胚胎移植到代孕豬媽媽體內(nèi)。

一位經(jīng)驗豐富的異種移植研究人員說，Church的成功并不一定是好消息。匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心移植免疫學(xué)家David Cooper也在探索豬器官移植，他指出美國食品和藥物管理局（FDA）已表示，PERVs的存在并不一定會阻礙臨床試驗。事實上，他擔(dān)心去除PERV元件的新能力可能會減慢該領(lǐng)域的進展，因為監(jiān)管機構(gòu)“現(xiàn)在或許會要求我們這樣做，而沒有任何證據(jù)表明這是必要的。”

FDA跨物種移植風(fēng)險咨詢小組負責(zé)人Salomon表示不贊同：“我并不會被PERV嚇到。如果你可以將PERV傳播可能性減小1000倍，你應(yīng)該這樣去做。”隨著研究人員想到一些方法來編輯除去可引起器官排斥的其他特征，他也看到了該領(lǐng)域即將到來的重新復(fù)興。