猪的器官因为大小和功能与人类相似,被认为是最佳的异种器官来源供体,但猪的基因组里含有内源性逆转录病毒(porcine endogenous retroviruses,PERVs)的序列,对人类有潜在的健康风险,直接将猪的器官移植到人体,可能会导致新型疾病的传播。牛冬副教授参与的研究团队在2015年确定了猪的PK15细胞 (一种肾脏来源的猪商品细胞系)有62个PERV拷贝,并用CRISPR/Cas9技术从整个基因组中同时灭活了PERVs的所有62个拷贝,同时发现被编辑细胞的PERVs转染效率降低了超过1000倍。
在此基础上,经过一年多的探索研究,进一步发现被野生型猪细胞PERVs感染的人细胞能把PERVs传递给新的人细胞,说明PERVs可以从野生型猪细胞传染给人细胞,同时人细胞中也可以传递该病毒,这就进一步加强了在异种器官移植中需要灭活PERVs的必要性。为了研发PERVs灭活的猪,他们尝试在原代成纤维细胞系中灭活PERVs。他们首先确定了原代成纤维细胞中PERVs的拷贝数为25,然后使用CRISPR/cas9和经过各种筛选后选出的提高细胞存活力的药物得到了PERVs 25个拷贝全部灭活的成纤维细胞系,并用该细胞系进行核移植得到了PERVs全部灭活的克隆猪。经检测,从刚出生至目前已四个月龄的所有PERVs灭活猪(共37只)均没有PERVs的重新感染。该批PERVs灭活猪是世界上首次报道的可用于异种器官移植的安全供体猪,在该猪的基础上可进行下一轮的免疫相关基因编辑,最终提供可用于人类移植的异种器官。
该研究成果于2017年8月10日发表在Science上,题目:Inactivation of porcine endogenous retrovirus in pigs using CRISPR-Cas9, 牛冬副教授是该论文的第一作者 。该研究是由美国eGenesis公司为主导,浙江大学、云南农业大学、哈佛大学及其他科研机构共同参与。
论文链接:
http://science.sciencemag.org/content/early/2017/08/09/science.aan4187