对于那些遭遇器官致命病变的患者来说，器官移植已成为他们重获新生的唯一希望。但是，世界范围内的器官供体严重短缺，又让希望慢慢变成了绝望。如今，科学家早就将目光转向动物身上，由于猪的器官大小、生理结构、代谢特性与人体较为接近。而且，猪饲养方便，生长快速，已成为异种器官移植的理想供体。

“的确是这样，这些小猪不仅可以作为人类疾病模型，将来还可能提供器官给人类使用。”罗杰斯博士说道。

“天啊，猪的器官还能移植给人用？”小迪觉得将猪的器官移植到人身上，简直不可思议。

“是的，现在美国很多实验室正在开展猪的异种器官移植研究。比如，美国国立心脏、肺和血液学研究所的莫希丁博士，他领导的团队将基因工程猪的心脏移植到狒狒体内，结果接受猪心脏移植手术的狒狒最长存活了900 多天，你们可以去那里参观。”罗杰斯博士介绍道。“好主意，我们近日将前往美国国立心脏、肺和血液学研究所参观。”

美国国立心脏、肺和血液学研究所隶属于美国国立卫生研究院，是该研究院的第三大研究所，位于马里兰州中部的贝塞斯达市。在罗杰斯博士的帮助下，唐博士联系到了莫希丁博士。一家人很快就买好机票，前往贝塞斯达市。

到达研究所时，接待他们的是莫希丁博士的助手，唐博士才知道莫希丁博士正在做猪与狒狒的异种心脏移植手术，小迪一家看到了一场特殊的心脏移植手术。

来到手术室外，隔着透明玻璃，小迪看见两组外科医生正在分别围着两个手术台忙碌着，其中一个手术台上仰面躺着一只体长约一米的猪。只见猪的四肢和身体均被固定住，主刀的医生用手术刀将猪的胸腔打开，熟练地取出猪的心脏。与此同时，躺在另一个手术台上的狒狒的胸腔也被医生打开，狒狒的心脏被取出。很快医生们将猪的心脏放入狒狒的胸腔中，缝合好血管与伤口后，护士将手术后的狒狒推到监护室进行监测护理。

手术结束后，一位医生走了出来，正是莫希丁博士。

“不好意思，我刚才正在进行器官移植手术。非常欢迎你们来我们的实验室参观！听罗杰斯博士教授介绍，唐博士也是我们的同行，你们正在筹建‘神奇动物世界’主题公园?”莫希丁博士非常热情。

“是的，我们正在筹建‘神奇动物世界’主题公园，希望能将世界上最先进的动物生物技术研究成果都集中到这个主题公园，让更多的中国青少年近距离感受生物科技的魅力。”唐博士介绍道。

“莫希丁博士，您好！我是小迪。您能跟我们介绍一下刚才完成的手术吗？”小迪急忙问道。

“小迪，你好！很高兴你对这种手术感兴趣。我们刚才正在将猪的心脏移植到一只狒狒体内，看看猪的心脏能不能在狒狒体内存活，并发挥功效。”莫希丁博士饶有兴趣地回答道。

“为什么要将猪的心脏移植到狒狒的体内，而不是移植到其他动物的体内呢？”小迪继续发问。

“这个问题问得好。因为世界各国的医院里有很多病患，正在等待志愿者捐献的心脏、肺脏、肾脏等器官。但是，捐献的器官根本不能满足需要，只有不到10% 的患者能等来器官，大多数患者只能在等待器官供体的过程中死去。为了解决器官供体短缺的问题，很早就有科学家提出设想并开展了类似的尝试，即将动物的器官移植到人体内，希望挽救患者的生命，这就是异种器官移植。其中，猪的器官大小、生理结构、代谢特性等都与人类相似，而且猪繁殖快、饲养成本低，因此，猪成为异种器官移植的主要研究对象。但是，毕竟猪的器官与人的器官还是有些差异，在所有安全措施没有研究清楚之前，是不能贸然将猪的器官移植到人体内的，因此，只能先在同为灵长类动物的狒狒身上做实验，这正是我们为什么要将猪器官移植到狒狒的体内，听明白了吗？”莫希丁博士讲解得很详细。

基因工程猪的心脏移植到狒狒身上可存活900天（杨燕青绘）

“这有点儿像中国神话小说《西游记》，让猪八戒这个‘二师兄’将心脏移植给‘猴哥’孙悟空，呵呵。原来，猪的器官最后是要移植到人体内，而狒狒目前只是替代人类，验证猪的器官能不能在人体内存活。”小迪回答道。

“不错，小迪说得非常正确。不过，我们知道，猪的器官移植到狒狒体内，会面临非常严重的排斥反应，有时移植的器官存活时间不到一个小时，之前最长的异种器官移植存活纪录也不过180 天，而你们的研究最长存活时间竟然达到了900 多天，你们是怎么做到的呢？”唐博士与莫希丁博士就更专业的问题探讨了起来。

“是的，免疫排斥反应是目前异种器官移植面临的最主要的难题。科学家研究发现，除了人类和其他灵长类动物之外，绝大多数哺乳动物的细胞表面都存在一些特殊的抗原成分。而灵长类动物体内则存在能识别这种抗原成分的抗体，一旦外源细胞、组织或器官进入灵长类动物体内，免疫系统就像军营的哨兵发现了外来入侵者一样，马上就会拉响‘警报’，启动机体的免疫排斥反应，用抗体将那些外来入侵者清除出去。由于患者自身的器官已经受损，前来救援的外源器官又被免疫系统挡在外面，这些患者势必难以存活。为了解决这个问题，科学家跟人体的免疫系统‘耍起了聪明，捉起了迷藏’。”

“跟免疫系统‘捉迷藏’，真有意思，怎么个捉法呢？”小迪听到她小时候最喜欢的捉迷藏游戏，顿时兴趣大增。

“呵呵，这当然是个比喻，就是把猪的器官伪装成人类器官，让人体的免疫系统无法识别，从而减少免疫排斥反应。目前有两个途径，一个是利用基因编辑技术，将合成猪细胞表面抗原成分的基因破坏，使得猪细胞表面不产生能被人体免疫系统识别的抗原成分；另一个则要将一些人体的基因转入猪体内，让猪的细胞表面产生一些人体特有的标记成分，相当于将猪的器官人源化，人体和其他灵长类动物则会误认为是同类的器官。这样，经过基因改造的猪就有可能成为安全的器官提供者了。”莫希丁博士尽量说得简单，如果要讲得更深入一些，可能需要一上午才能讲明白。

“原来是欺骗免疫系统呀，不过免疫系统会上当吗？”小迪将信将疑。

“当然，这个伪装过程很不容易，科学家绞尽脑汁十几年，还是没有得到特别令人满意的结果。比如，2000 年，英国研究人员将人源化转基因猪的肾脏移植到食蟹猴体内，移植物存活时间最长可达139 天；2005 年，美国科学家将另一种人源化转基因猪的心脏移植到狒狒体内，结果移植物的最长存活时间达到109 天。与此同时，美国科学家还培育出基因敲除猪，将负责合成猪细胞表面抗原成分的基因破坏，并将其肾脏或心脏移植到狒狒体内，最长存活时间分别达到83 天和179 天。不过，在之后的十几年里，异种器官移植的存活时间并没有显著改观，导致异种器官移植研究一度陷入困境。很多科学家和投资者对这一研究领域产生了怀疑，好在还有一些科学家，包括我们，并没有放弃。”莫希丁博士列举了一些异种器官移植研究的标志性成果。

“异种器官移植后存活时间短，表明这些基因工程猪的器官还没有完全解决免疫排斥反应问题，那你们是怎么改进的呢？”唐博士知道异种器官移植研究难度非常大，可能需要更多的科学家不断加以改进。

“我们首先培育了一种新的基因工程猪，既将猪的特异抗原相关基因敲除，又将一些人体蛋白的基因转入猪体内，这种猪的器官更接近人类，然后将这些猪的心脏移植到狒狒的体内，并注射多种抗免疫排斥药物，这样就可以观察到猪的心脏在狒狒体内能存活的时间。在移植的5 只狒狒中，猪的心脏平均存活时间约为300 天，其中有一只存活时间达到900 多天，这是迄今异种器官移植存活时间最长的一个例子。这项研究主要为了研究异种器官排斥反应的机制和抗排斥药物的功效，因此，我们并没有取出狒狒自身的心脏。不过你们今天看到的移植手术，则是用猪的心脏完全替代狒狒自身的心脏，看看狒狒仅依靠猪的心脏能活多长时间。”莫希丁博士介绍道。

“希望能尽快取得好的试验结果，让猪的器官可以拯救那些等待器官移植的患者们。”听完莫希丁博士的介绍，小迪有些感慨地说道。

“呵呵，小迪这个愿望很好，但是，猪的器官离真正的临床应用还有较远距离。不同物种间的免疫排斥反应仍然是科学家必须继续攻克的难关，其实类似的研究还有很多科学家在做。美国《细胞》杂志曾经发表过一篇关于人猪嵌合胚胎方面的研究论文。据报道，美国索尔克生物研究所的科学家计划利用人的多能干细胞在猪身上培育出含有人类细胞的器官，这有望彻底解决异种器官的免疫排斥反应问题。”莫希丁博士知道异种器官移植任重道远，还有很多难关需要攻克。

本文摘编自汤波著，杨燕青绘《动物世界奇遇记》一书。

动物世界奇遇记

汤波著，杨燕青绘

北京：科学出版社， 2018.4

ISBN 978-7-03-056691-1　

责任编辑：张莉　刘巧巧

内容简介

在这个神奇的动物世界里，有来自三个妈妈的克隆青蛙，有生产婴儿救命药的鸡，有不长牛角的奶牛，有长着人类器官的猪，还有为人类遗传症取经的猴子。或许将来某一天，人类会感谢这些神奇动物，因为这些神奇动物都是为人类健康而来。这些神奇动物的诞生得益于生物技术的蓬勃发展和科学家的奇思妙想，其背后则是一个个敢为天下先的创新故事。科学家的创新精神将带给我们不一样的动物世界，更会带给人类不一样的未来。

作者简介

汤波，生物化学与分子生物学博士，《南方周末》特约撰稿人。主要从事动物生物技术研究，在国际学术期刊发表论文近20篇，参编著作7部，获得发明专利20多项，荣获国家科学技术进步奖二等奖等科技奖项4项。热心科普创作，已在《南方周末》、《北京日报》、“知识分子”、《科学画报》等媒体发表科普文章和科技报道50多篇。

专家点评

本书堪为佳作，既有故事，又讲科学，长幼皆适，不可错过！

 杨焕明

中国科学院院士

 深圳华大基因研究院理事长

通过阅读这本书，大家会惊奇地发现，一群神奇的动物在现代生物技术帮助下，不仅能模仿人类神经疾病、癌症等疑难病症的症状，也能为人类找到根治这些病症的特效新药和治疗方法。

  蒲慕明

  中国科学院院士

 美国科学院院士

  神经生物学家

《动物世界奇遇记》以新颖的形式和生动的语言，讲述了25个各具特色的神奇动物，及其背后科学家敢于创新的精彩故事，让人身临其境，又深受启发，值得一读。

饶毅

《知识分子》主编

北京大学教授

作者用生动有趣的语言介绍了许多前沿性的生物技术，将刷新你对动物世界的认识，是一本难得的科普佳作。

   史钧

  科普作家

《疯狂人类进化史》作者

（本文编辑：王芳）

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