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项目名称:世界首批用于异种器官移植的安全猪研发

 申报单位:动物科学学院   人:牛冬

项目简介

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异种器官移植被公认是解决全球人类器官供体严重不足的有效途径。猪因器官大小、功能等与人近似被认为是合适的异种器官供体。但在猪基因组中广泛存在的内源逆转录病毒(PERVs)可能在异种器官移植中感染人体,造成潜在的病毒威胁。因此,如何消除PERVs的转染是异种器官移植首要解决的关键问题。2017年我校动物科学学院牛冬副教授与美国eGenesis公司及哈佛大学合作,发现PERVs可以从野生型猪细胞传递给人细胞,同时人细胞中也可以传递该病毒,因此在异种器官移植中有必要对猪PERVs进行灭活。牛冬等首先确定了巴马猪细胞中PERVs的拷贝数为25个,并用CRISPR基因编辑技术及提高细胞存活力的药物得到了PERVs 所有25个拷贝全部灭活的细胞系,并用该细胞系进行核移植,生产出了世界首批PERVs全部灭活的克隆猪,且从出生至目前已6个多月龄的所有克隆猪均没有PERVs的重新感染。

该成果于2017年9月22日以封面文章发表于国际顶级权威杂志《Science》上,是世界上首次报道的可用于异种器官移植的安全供体猪,我校牛冬副教授为该论文的领头第一作者。在该猪的基础上进行免疫相关基因编辑,最终可提供用于人类移植的异种器官。该成果消除了病毒跨种感染的风险,突破了异种移植停滞12年之久的困境,为开展安全有效的异种器官移植提供了新希望。

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科学解读

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2017年8月10日,国际顶尖学术期刊《Science》杂志上在线发表了美国eGenesis公司主导的一篇研究论文,论文报道了异种器官移植研究成果。该研究成果题为Inactivation of porcine endogenous retrovirus in pigs using CRISPR-Cas9。浙江大学动物科学学院牛冬副教授是该论文的第一作者。

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。
 

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项目团队

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牛冬,女,博士,浙江大学副教授,研究领域为动物遗传繁育,主持完成国家及省部级研究课题共12项,发表论文64篇,其中包括以第一作者及共同第一作者在《Science》上发表论文2篇,授权专利4项。

2015年1月至2016年12月两年间在哈佛医学院遗传系著名遗传学家George Church教授的实验室从事与异种器官移植有关的猪细胞系基因编辑工作, 首次采用CRISPR技术敲除了猪内源逆转录病毒的62个拷贝,该研究成果发表在2015年的《Science》刊物上,牛冬为共同第一作者。该研究被评为《Science》杂

2015年十大科学突破之首的一个案例。

2017年1月起,牛冬与美国eGenesis公司合作,进行猪基因组编辑,研发PERVs灭活且免疫系统与人相容的猪作为异种器官移植的供体。2017年牛冬作为领头第一作者再次在《Science》刊物上发表有关异种器官移植的突破性成果。该论文被选为2017年《Science》杂志的9/22期的封面论文。
 

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  • 评论人:尹笛 评论时间:2018-04-19
    1
    评论内容:给牛老师点赞!
  • 评论人:兰伟 评论时间:2018-04-19
    1
    评论内容:为人类转化医学做出巨大贡献!打call!
  • 评论人:钟伯雄 评论时间:2018-04-18
    3
    评论内容:很创新!有应用前景!同意推荐!
  • 评论人:李卫芬 评论时间:2018-04-17
    3
    评论内容:解决世界级难题,牛冬老师真牛
  • 评论人:周圣吉 评论时间:2018-04-17
    2
    评论内容:顶~
  • 评论人:匿名 评论时间:2018-04-17
    2
    评论内容:该项目对人类的健康具有非常重大的意义,将为未来的器官移植提供一种新方法。