学术报告：通过跨物种囊胚互补在猪体内生成人类器官的研究进展
作者及机构
本研究的通讯作者为Juan Carlos Izpisua Belmonte（索尔克生物研究所，美国）和Emilio A. Martinez（穆尔西亚大学动物医学与外科系，西班牙），合作团队来自美国和西班牙的多家机构。研究发表于期刊 Reprod Dom Anim 2016年增刊，DOI: 10.1111/rda.12796。
学术背景
人类多能干细胞（hPSCs）在再生医学中潜力巨大，但临床应用面临伦理争议（如胚胎使用）、免疫排斥和肿瘤风险等问题。诱导多能干细胞（iPSCs）虽能提供患者特异性细胞来源，但其分化细胞的功能仍受限。为解决器官移植短缺问题，研究者提出利用“跨物种囊胚互补”（interspecies blastocyst complementation）技术，在大型动物（如猪）体内生成人类器官。猪因解剖学、生理学及基因组与人类相似，成为理想宿主。
主要内容与观点
囊胚互补技术的原理与进展
囊胚互补通过基因编辑使宿主胚胎缺失特定器官发育能力（如敲除胰腺发育关键基因 *Pdx1*），随后注入供体多能干细胞（PSCs）填补“发育空缺”，生成由供体细胞主导的器官。该技术最初在小鼠中验证（如补全 Rag2 缺陷小鼠的免疫系统），后扩展至大鼠-小鼠跨物种模型（如大鼠PSCs在小鼠体内生成功能性胰腺）。2010年，Hiromitsu Nakauchi团队首次实现大鼠胰腺在 Pdx1 缺陷小鼠体内的生成，证明跨物种器官形成的可行性。
猪作为器官生成宿主的优势与挑战
猪的器官大小、生理特性与人类接近，且其基因组已测序，支持基因编辑（如CRISPR/Cas9）和体细胞核移植（SCNT）技术。2013年，Nakauchi团队通过转基因猪模型（Pdx1-Hes1 抑制胰腺发育）实现猪胰腺的囊胚互补，证明大型动物中该技术的可行性。然而，猪缺乏嵌合能力强的PSCs，需依赖胚胎细胞（如H2B-GFP标记的供体细胞）进行互补。
基因组编辑技术的推动作用
可编程核酸酶（如ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9）能高效敲除猪胚胎中的靶基因，无需依赖现有基因缺陷模型。例如，通过CRISPR在受精卵中敲除 Sal1 可模拟肾脏缺失，为肾脏生成提供宿主。此类技术加速了大型动物基因修饰模型的构建，为囊胚互补提供定制化宿主。
人类多能干细胞的嵌合能力限制
人类多能干细胞（hPSCs）的“初始态”（naive state）培养是跨物种嵌合的关键。尽管已有研究报道“初始态”hPSCs的建立（如Gafni et al., 2013），但其在小鼠囊胚中的嵌合效率仍低，可能源于灵长类与啮齿类早期发育的差异。Wu等人发现，一种“原始态”（primed state）hPSCs可通过移植至小鼠原肠胚实现高效嵌合，提示“原肠胚互补”（epiblast complementation）或为替代策略。
未来方向与科学价值
结合受精卵基因编辑和嵌合能力优化的hPSCs，跨物种器官生成有望解决移植器官短缺问题。但需进一步优化hPSCs的嵌合效率，并验证其在猪模型中的可行性。此外，需解决伦理问题（如人类细胞在动物中的分布）和技术瓶颈（如器官血管化和功能成熟）。
论文意义与价值
本文系统综述了跨物种囊胚互补的技术框架、关键突破和挑战，为再生医学提供了新思路。其科学价值在于：
1. 技术整合：将基因编辑、PSCs培养和胚胎操作结合，推动复杂器官的异种生成。
2. 跨物种验证：从小鼠-大鼠扩展到猪模型，证明技术在大型动物中的适用性。
3. 临床潜力：为糖尿病（胰腺移植）、肾衰竭等疾病提供潜在解决方案。
亮点与创新
- 跨物种互补的成功案例：首次实现大鼠胰腺在小鼠体内的功能性生成。
- 大型动物模型突破：在猪中验证囊胚互补，接近人类器官尺寸需求。
- 多能干细胞状态探索：提出“初始态”与“原始态”hPSCs对嵌合效率的影响，为后续研究指明方向。
其他有价值内容
论文还对比了其他器官生成策略（如异种移植、组织工程）的局限性，强调囊胚互补在结构复杂性上的优势。同时指出，灵长类PSCs的嵌合机制仍需深入研究，以优化人类细胞在猪胚胎中的贡献效率。