——会有一天,能用猪身上的器官代替人体器官。其全新的意义在说明,饲养动物可以满足我们更换器官的需要的日子已经到来。

从幻想到事实

在剑桥一个秘密的地方,研究人员给猪胎盘注射了人类DNA,希望得到与人类免疫系统相容的猪器官以解决医疗中急切需要的移植器官缺乏的问题。6个月后的圣诞节前夜,世界上第一头转基因猪阿斯特里特诞生了。现在它已有后代。正当研究人员加紧异体移植步伐时,麻烦产生了:反活体解剖者们发动了猛烈的攻击,医学伦理学家们变得神经质了。

阿斯特里德——“人心猪”,人们在文章的标题上这样称呼它——是英国的科学家们2年前创造的。现已有200名左右的转基因族后代。此项目的支持者Imutran公司正采取第二步:用唧筒让人血从阿斯待里德的几个后代取出的心流过看发生些什么。

本星期,Imutran公司的科研主任大卫 · 怀特(David White)就要向出席华盛顿特区一个国际性会议的代表们报告他们的最新发现。他事先就向《新科学家》说:“肯定地说,转基因猪的心脏工作起来无疑比一般猪的心脏要好,而且出现的免疫排斥现象也少。这是明确的。而不明确的是,异体嫁接到灵长类动物或人体是否会产生出存活率较理想的结果。”

如果事实作出的回答是肯定的,那不只是医疗效益,而且还有经济效益可能都是可观的。去年仅仅美国,就有2.800人需要人类器官,却在等待中死去;在英国,目前也有25%的心脏病人也是这样死去。下一世纪,等候名单上病人的数字还要上升,一则是常规的移植技术提高,二则是现在因老因病被认为不宜从“器官移植”中受益的人那时也加进这一行列。

万事俱备,Imutran公司预期在1996年开始做试验用于人体。紧接着,有两家生物技术公司就用光滑的高级纸印出大量的小册子,上面特意画出一些转基因猪,有些猪还特加说明可作器官供体。之外,这两家美国公司业已开始给灵长类动物移植基因改变的猪组织。这是一个实验,其结果用来说服伦理委员会的人,试验可用于人类,这是至关重要的。

外科医师们的梦想

不虑匮乏地供应著名设计师设计的名牌器官,听起来像是搞器官移植的外科医生们的梦想。但要使梦想成真,就得清除几个强大的障碍。

第一,迄今还没有人草拟出一个伦理准则,对在外科上使用基因工程动物器官于人体,尤其是如何取得这些不需在人体上做试验的器官的先买权作出规定。工程师们考虑到会遇到公众的反对而踌躇不前。

第二,说来有些令人感到失望。有关给予转基因动物的专利的法律仍不够明确,有可能因商业权利引起法律纠纷。

第三,也是最重要的问题,涉及到生物学本身。即:基因工程能够做到给出的动物器官对人类免疫系统多几分“友善”,少几分“敌意”吗?

眼下,每个研究人员都把精力集中到制造出有按设计要求能解除强大的免疫反应——过急排斥——的武装的基因的猪。这是因为,物种之间的器官移植产生的排异力来得快而猛,远非一般器官移植那样服点像环孢素这类药就能防止。免疫系统把植入体看成是密实的一团细菌,于是一方面释放出一些物质来破坏它表面的上皮细胞,另一方面发动强大攻势来堵塞供应血液的动脉,不出几个小时,植入体就变黑成一些肮脏的东西。

对移植器官的破坏好多都是一群名叫补体级联的怀有敌意的血蛋白造成的。如果我们把免疫系统的抗体和白血细胞比作是地面部队的话,补体级联就是空军了。在正常情况下,它们随时准备着消灭入侵的微生物,在后者的细胞膜上打些致命的洞,用怀特的话说,就像要爆炸的炸弹。

剑桥的研究人员们正是怀着不使炸弹爆炸的愿望才在1992年8月给猪的胎盘注射人类的DNA的。人类的细胞免于受到补体蛋白的破坏,是因为它们携带有“白旗”分子这样的标识能使补体蛋白平静下来。据此,科研人员推论说,如果这些细胞能把白旗基因传给猪仔,则补体级联便会受到愚弄,虽有枪也不会开火。细胞中负责传递白旗分子的,是给一种名叫“加速衰变因子”(DAF)的蛋白编码的基因,人们已经清楚,在人类的组织里,正是DAF分子紧守在细胞表面外,把补体蛋白挡住。注射了人类DNA的猪的组织可能有同样的情况。

研究人员最近把转基因猪的心脏灌满人血做试验。本周在华盛顿特区宣布结果,对上述提问作出了回答:“经鉴定有此‘可能’”。怀特还说:“我们几乎没有看到表达DAF的猪的心脏有过急排异的迹象。”不过他还是说,用灌血的方法来测量免疫的相容性还是有局限性。

老鼠心脏

相似的叙述也出现在Imutran公司的美国对手那里。约在18个月前,基地设在波士顿的DNX公司开始生产老鼠和猪,让它们不但携带有DAF,而且还携带给另外两个“白旗”蛋白CD46和CD59编码的人类基因。实验包括灌人血,据公司负责科研的副总裁约翰 · 洛干(John Logan)说,这是要证明转基因老鼠的心脏不受补体级联的破坏。

尤尔的一家名叫Alexion的制药厂是最近加入到竞赛行列的公司。他们希望采用一种按设计能把DAF和CD59两者的本领结合起来的基因工程蛋白,把这方面的工作提高一步。他们已提出此种蛋白的专利申请,但对蛋白的详情却秘而不宣。不过他们对此蛋白用于临床的潜在能力持乐观态度。公司负责计划的董事司梯芬 · 斯昆托(Stepher Squinto)说:“我们已经取得能大量产生此种蛋白的基因工程猪上皮细胞。这种细胞能存活几个小时,而一般的猪的这种细胞在几分钟内就被过急排异破坏了。我们还把这种细胞移植到灵长类动物身上。”

Alexion公司希望马上就在今年秋天把他们精心设计的猪器官移植到灵长类动物身上。”如果我们认为器官存活得合适,我们就转向用于人类。”斯昆托说,“可能先从高风险的病人开始。所用的器官,极大可能就是心脏。因为对于濒临死亡的病人我们能想出的办法太少太少。那时,心脏就得优先考虑。我们不能够对这些病人作透析呀!”

就是那些一向照老规矩办事、向人说教对导体移植要谨慎从事的人,看来也为竞争掀起的激情所感染了。比如洛伊 · 喀勒(Roy Caine)就是一例。他是肾脏移植的老手,是剑桥阿登布洛克医院的外科医生,对过去医疗界移植狒狒器官到人体遭到失败的回忆,使他在去年秋天在剑桥的一次会议上提醒研究人员们,对促使移植物严重地遭到排斥的生物学理论没有深刻理解,就不要急于再搞异体移植。可是转瞬间。说句半开玩笑的话,喀勒竟祈求一个以“自体-猪”为基础的移植外科的新时代到来。

想象仍在进行。总会有一天,转基因技术可能变得便宜而且容易。你有可能采取预防措施,先出钱定做好并保管好一头转基因猪(其实它是一个穿着像猪一样衣服,在免疫方面看和你是孪生的),当你出了什么事故或者染上了病,你就可从它那里找到救助。你染上肝炎吗?它供给你一个新肝脏;你得了阿尔兹梅氏病(Alzheimer's disease)吗;它可以给你现成的人格化的神经元;至于心脏病,也无问题。

使我们免疫系统能把自体组织和导体组织分别开来的那种基因,也使我们每个人在免疫方面各有特点,是由名叫“主组织相容性复合基因”(MHC)的一大串DNA编码的。所以你要创造“自体-猪”型的猪,就得首先使这个动物的MHC瘫痪无能,再用它人类的“孪生”弟兄的MHC的复制品去替换。然而直至最近,从技术上说,要做到这点还是不可想象的。这是因为基因分离工作既繁复,又不精细,以至于只有可能在动物间转移相对短的DNA片断。

但是,现在事情在静悄悄地起着变化。那些埋头于重新编定动物基因组的研究人员发现酵母人工染色体可以利用,它能转移一条条DNA,每条长度可达500,000碱基对,或许还要多。这样一来,整个转基因猪制造业可能要发生一场革命。

以阿斯特里德(转基因猪)和它的姐妹们来说吧,是怀特和他的同事们创造出它们,他们给胎盘注射的是经人工剪辑的天然DAF基因。但基因表达得不规律,表现在有些猪就没有DAF白旗。部分原因是基因经剪后变短了。研究人员们说,如果除了基因表达不规律外没有别的什么的话,则此现象可以用酵母人工染色体来解决,办法是插进长度大得多的基因。

对那些盼望中的支持者来说,器官供体动物——必须在几年前就用基因工程预先定做好,以满足人们医疗需要——肯定在他们看来,与其说是一项延长生命的革新,倒不如说是件既合法又赚钱的令人想起就害怕的恶梦。如果不是这样的话,那就像斯昆托说的那样。在市场上无人买。他就这样说过:“我就看不出你怎样把这种动物卖掉!”在创造有任何人都用得上的基因的器官供体动物和创造具有特定的某个病人规定的基因的动物之间,不存在中间的办法。这是使“自体-猪”的支持者们感到忧虑的。

然而,只是在商业上有前途还不足以使基因猪供体从实验室走出来用于临床,因为还有些障碍。首先,那般好斗的反活体解剖者不大可能放弃他们那个没有好兆头的运动;就是支持猪权利的温和派团体也会继续游说欧洲停止或延期付款给那些拿猪搞基因实验的、至少也得对给这种错发专利作些限制。他们还怕猪因免疫基因受到糟踏受到像免疫杂乱、对传染病失去抵抗力等可以传给下代的种种危害。

阻碍也来自另外一些人。他们视这类基因工程为“滑溜的坡”(英国幽默话,意即“看似顺畅却因无法煞住而走向毁灭的途径”——译者)的玩意,理查德 · 尼科尔孙(Richard Nicholson)是《医学伦理简报》的主编,他就说过:“你不是把那种动物看成是目的,而是达到目的的手段。”还有,有没有人动脑筋想过那位用动物器官做移植手术的病人心理上受到冲击?

几家公司到目前还没有看出他们生产的转基因猪和老鼠有不良效果的迹象。而且,好像是理直气壮地对付这些忧虑,有关异体移植的会议绝少举办伦理研究班,而是每次照例不变地大谈对猪的权利的看法,像念经一样,说用猪作器官供体与把猪腌熏吃掉,同样都符合道德。发言者也勉强承认,用灵长类动物作供体,公众绝不会接受,这是因为灵长类动物在社会上地位较高,而且似乎还是些有较丰富感情的动物。但是,又有谁能对把大众饲养的猪用作食物,还把它的心脏瓣膜插到人体内表示过怀疑呢?

扮演上帝

狒狒这种畜种生长得慢,又容易染上病毒。有些病对人类有致命危险。相反,猪和人大小相当,又容易在无菌的条件下饲养,因而无疑地为拯救数以几千计的人的生命,把人类奇异的基因插到猪的染色体里是说得通的。

或许,即使支持异体移植的人战胜了“猪权利支持者”,但这不是最后的胜利,还存在着另外一个社会障碍,那就是公众害怕以基因工程动物器官武装起来的移植小组演出“外科医生扮演上帝”的戏,在病人身上放肆而又轻率地做试验。

在美国,在过去10年里,曾有3次试图把狒狒器官植入人体。但都失败了,产生了风暴似的议论。

去年在剑桥,一则消息把会议代表都震惊了:洛杉矶西达尔 · 西奈医院的医生把猪的肝给一名26岁的妇女植入,不出一天就出现排异现象。斯昆托说:“你在这个实验中看到的,正是30年的文献预期到的;动脉堵塞,大量的过急排异。他们又没有用药物去抑止过急反应,实验做得过早了。”受到谴责是自然的。如洛干就说:“在人体上做这种试验前,你必须证明该植入物用到人身上能存活。可事实上没有这样作。”

外科医生们想用转基因猪的器官去作实验,会不会也是这样情况?强烈的商业竞争有不可能鼓励他们放手大胆地去作?Imutran公司和他的对手都坚持说,时间不成熟就搞移植会有不良效果,我们不希望以后再有这类事。”我们没有把握做到像“人-人”移植那样有70~75%的存活率和1年以上的存活期之前,不会打算把这种移植用于临床,”怀特说。洛干也列出理由加以证明说:'在美国拿转基猪做买卖或用于临床,都要受到政府部门如粮药管理局的监视。”

用动物器官有可能改变这种局面:人体器官的缺乏和人们对伦理的忧虑。支持者说,从长远的观点看,动物器官还能使病者解除免疫抑制的不舒畅和使身体变虚弱的副作用。“异体移植术把干扰的重点从植入物寄主的免疫系统转移到移入的器官,”斯昆托说,“你已经使植入物得到改进了,为什么还要服药使免疫系统受到抑制呢?”

为了追逐商业权利,这几家美国公司或许不得不和剑桥的研究人员们来一番较量,一比高低。后者于1989年提出了专利申请,涉及到用基因和蛋白质来保护动物组织不受人类补体的破坏。于是,这又隐隐约约地又出现了些范围更宽的问题。猪是有生育能力的,正是这点使律师们不好办。如A公司用B公司拥有的技术制造了一头转基因猪,肯定侵犯了B公司的专利,如果A公司用那头猪繁殖了后代并卖掉,是否也是侵犯了专利?又如A公司又把这些后代的肾脏卖了呢,又该是怎样的后果?对此,怀特说,大不了就是搞不清。

科学家们还在他们的分析中对别的问题作了更多的剖析。正如喀勒所说,这不只是个免疫学的问题。移植的器官除了对免疫系统看起来友好外,它还应该功能正常。他还有点儿失望地说,就是近亲如狒狒者,所产生的蛋白质也和人类的不同。

就从免疫学的观点说,异体移植这门科学还年轻得很。一位外科医生俏皮地说:“5年前它还是个"炼金术”。研究人员真的做到要它在各方面都经受得住考验,必须正确地把药物、抗体和转基因供体结合才能做到。但这必须花研究人员几年的时间。

主要的,使人忧虑的是:抑制住补体级联是否会足以防止猪的器官在人体内起过急排异?因为现在已越来越清楚了,就是抗体也产生过急排异。而抗体,看来每个人血液里都携带有,足以破坏猪组织。研究人员在过去2年多时间里已了解到,抗体的主要靶是猪的上皮细胞表面上的糖分子,名叫伽(gal)a-1.3。

愤怒的细胞

根据这点,斯昆托说,除去这种糖靶对消除过急反应可能是重要的,一个办法就是“基因分离法”。糖靶存在于细胞表面,是由一种酶把它拴牢的,而给酶编码的就是猪的一种基因把此基因分离,或使其瘫痪,问题不就解决了?但是要制造出这种猪可不是件简单的事。你必须对胚胎的干细胞作特殊的处理。但是,随着Alexion和别的公司有意试作,下个世纪的供体动物中就会有这样的猪出现。

不过到了那个时候,基因工程师们还没有必要就此停步。即使过急排异的威胁完全解除,植入物还会受到和过急排异比较起来较为温和的“T细胞愤怒”的影响。这种现象在人-人移植也会发生。常规移植,服点药就可抑制,而遇到的是猪器官,反应就强多了。在这种情况下,按照研究人员们的说法,就得判明是猪的哪个分子促成人体T细胞“愤怒”的,就得用基因工程来消灭它。在评论在这方面还要做的工作时。怀特说:“我们现在正在做的猪是‘T Ford’型的,而他们都情愿做‘Farrari’型的猪。”

但是,就是Ferrari型的转基因猪在免疫过急排异方面可能不十分够。要产生对动物器官的耐受力,得从病人的免疫系统方面想办法:控制住那些“友好的”单无性系统体,不然的话,和它联在一起的别的一些抗体就会破坏组织,也可植入猪骨髓组织到人体。

因为骨髓细胞是原始粒子免疫细胞。从理论上讲,把它植入人体,可在人体里生成一种具有易于断裂个性的免疫系统。有此免疫系统,供体免疫细胞就诱发出对供体组织的耐受性;人体的免疫细胞也能存受自身的正常免疫力。此法用于啮齿动物和灵长类动物已见成效。

一次实验,研究人员在不同血型的灵长类动物间进行了肾脏移植,就曾用过骨髓移植法。此手术的风险性堪与异体移植相比。不用药物来抑制免疫系统,而且动物还活了1年以上。成功的关键,就是在注射骨髓细胞和移植供体组织之前,就杀死受体里那些“成熟了的”T细胞和除去带来麻烦的抗体。注入骨髓在受体里生成新的免疫系统,既与供体组织相容,也与自体组织相容。

深信对植入物的耐受性的梦想能够成为现实的已不是少数人。一群有绵羊心脏的山羊还活着而且活得健康;一只露齿而笑的名叫Max的狒狒植入了恒河猴的心脏并服少量免疫抑制药已活了502天。活着而且活得很健康,并且有一颗猪心脏的人的面孔还有多久才会出现在异体移植的成果展览厅里?

[New Scientist,1994年6月18日]