돼지에서 인간까지, 이종이식까지 가는 길은 얼마나 됩니까?

2015년 10월 11일은 일요일입니다. 매주 일요일에 발생하므로 처음에는 이상한 일이 아닙니다. 여느 때와 마찬가지로 사람들은 소셜미디어를 통해 “월요일이 다가오고 또 일하러 가야 한다”고 불평하며 한가로운 시간을 보내고 있다.

그러나 이번 일요일, '사이언스' 매거진이 온라인을 통해 게재했다. 돼지 내인성 레트로바이러스(PERV)1의 게놈 차원의 불활성화는 매우 드문 일입니다. 네이처(Nature), 사이언스(Science), 란셋(The Lancet) 등의 저널이 과학 연구계의 거물이 된 이유에는 훌륭한 논문 출처와 엄격한 심사 시스템 외에도 전통도 한몫한다는 사실을 알아야 합니다. 신용의. 매주 목요일마다 논문을 발표하는 습관을 깬 이유는 무엇입니까? 이는 장기 이식부터 시작됩니다.

이렇게 간단할 수만 있다면 잘라내어 붙여넣기

제가 대학에 다닐 때 선생님 중 한 분이 이렇게 말씀하셨습니다. "사람의 마음은 예전만큼 늙지 않았습니다." , 그리고 세상은 쇠퇴하고 있습니다. 요즘 학생들 아, 데이터 복사를 위해 잘라내기를 사용합니다."

대부분 잘라내기는 나쁜 습관입니다. 잘라내면 다른 사람들은 어떻게 사용할 수 있습니까? 그러나 때때로 절단은 최후의 수단입니다. 예를 들어, 해당 컴퓨터가 바이러스에 감염되어 아직 몇 개의 파일만 정상인데 이 컴퓨터에는 우연히 그 몇 개의 파일이 누락된 경우가 있습니다. 일반인의 관점에서 장기 이식은 잘라내어 붙이는 것과 유사합니다.

소위 이식이란 개인의 세포, 조직 또는 장기를 수술이나 개입을 통해 자신이나 다른 개인의 동일 또는 다른 부위에 이식하여 대체하거나 강화하는 것을 말합니다. 기능을 회복시키는 의료 기술 세포, 조직 또는 기관의. 2 장기이식은 이름에서 알 수 있듯이 장기를 대상으로 하는 이식 수술의 일종입니다. 그 중 이식을 제공하는 개인을 기증자 또는 기증자라고 하며, 이식을 받는 개인을 수혜자 또는 수혜자라고 합니다.

'열자.당원'에는 공후와 치잉이 모두 아프고, 함께 치료를 위해 변작에 갔다는 기록이 있다. Bian Que는 우리 모두가 알고 있듯이 산업의 창시자이자 신과 같은 인물인 Lu Ban과 유사하며 자연적으로 약으로 질병을 치료할 수 있습니다. 병이 완쾌된 후 편작은 "너희 둘이 앓고 있는 병은 외부의 영향으로 생긴 병이다. 약만 먹으면 된다. 그런데 너희 둘은 심장병이 있어서 치료하기가 매우 어렵다. 마음을 바꿔야 합니다." Hu와 Qi Ying도 그 자리에 있었고 당시 동의했습니다. 그래서 "편작은 두 사람의 독주를 마시고 3일 동안 매혹되었다. 가슴을 열고 마음을 살피고 쉽게 버렸다. 마법약을 주고 예전처럼 진실을 깨달았다."

이 사건은 당연히 전설이다. 편작이 정말로 혈관문합 문제를 극복했다 하더라도 춘추시대에 감히 나에게 장기이식에 관해 언급했다면 나는 조조를 흉내냈을 것이다... 전국시대부터 후기에 이르기까지 유사한 문헌은 끝이 없다. 청나라. 그것들의 과학적 가치는 거의 0에 가깝습니다. 그것은 광범위한 대중의 옳고 그름에 대한 단순한 관점을 반영한다고 말할 수 있습니다. 나무를 접목할 수도 있고 장기를 교체할 수도 있습니다. 사람은 장기로 이루어져 있고, 장기도 사람에게 영향을 미칩니다. 장기를 바꾸면 기질도 바뀌고, 기억력도 바뀌고, 문학적 재능도 향상됩니다.

장기 이식의 진정한 돌파구는 인간이 생명의 기원에 대한 예비적 이해를 갖게 되면서부터였습니다. 면역 거부로. 오늘날 장기 이식은 일상적인 의료 방법이 되었으며, 생명을 구하고 삶의 질을 최적화하는 데 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.

장기 이식은 수혜자와 기증자의 관계에 따라 여러 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 수혜자와 기증자가 동일한 사람인 자가 이식, 장기가 유전적으로 동일한 동계 이식. 또는 기본적으로 유사한 기증자, 동종의 다른 개체로부터 장기를 얻는 동종 이식, 그러나 이종 동물로부터 장기를 얻는 이종 이식. 그 중 동계 이식과 동종 이식은 대중에게 상대적으로 친숙하며 많은 경우에 유일한 선택입니다.

예를 들어, 2009년 중국으로 이주한 상위 10인 중 한 명인 천유롱(Chen Yurong)은 심각한 지방간을 앓고 있어서 간부전으로 태어난 아들을 구하기 위해 비가 오나 눈이 오나 하루에 10km를 걸었고, 마침내 아들을 구하기 위해 간을 자르는 데 성공했는데, 이는 당황스러운 일이다. 3 그러나 이식 수술 건수가 계속 증가함에 따라 동종 이식과 동종 이식의 문제점도 점점 더 많이 노출되고 있습니다.

우선 소스 문제가 있다. 세계보건기구(WHO)의 통계에 따르면, 전 세계적으로 기증된 인간 장기 수 대비 응급 장기 이식이 필요한 환자 수의 비율은 20:1입니다. 즉, 장기가 필요한 환자 20명당입니다. 19명은 죽음을 기다리고 있습니다. 중국에서는 '몸의 털과 피부는 부모로부터 물려받은 것'이라는 전통적 사고방식 때문에 이런 현상이 더욱 두드러진다. 대학 2학년 때 학교에서 '체계해부학 강좌'를 열었습니다. 선생님은 "이 반의 학생들은 운이 좋다. 너희 중 여덟 명이 하나의 시체로 나뉘게 될 것이다. 이전에는 시체 하나를 중심으로 돌아가는 수업이 있었다"고 말했다. 의사의 기술이 아무리 뛰어나고 과학이 아무리 발달해도 장기의 원천이 없다면 무슨 소용이 있겠습니까?

둘째, 윤리적인 문제가 있습니다. 1998년 10월 베이징의 한 병원 안과의사가 환자 2명을 치료하기 위해 가족의 동의 없이 시신의 각막을 적출했다. 이를 본 고인의 가족들은 부두에서 의사를 고소했다. 이 사건은 당시 큰 충격을 불러일으켰고, 이로 인해 발생한 장기이식의 윤리적 문제는 많은 언론에서 특집으로 보도되면서 의료계와 법조계에서 지속적인 논의가 이루어졌다. 2006년 3월 16일 보건부가 공식적으로 "인간 장기 이식 기술의 임상적 적용 관리에 관한 임시 규정"을 공포하면서 분쟁이 종결되었습니다.

이종 이식이 다시 한번 연구자들의 시야에 들어오게 된 것도 이러한 배경에서다.

호스트의 메모리 모듈을 교체하세요

왜 "또"라고 하시나요? 왜냐하면 이종 이식은 실제로 매우 오래된 것이기 때문입니다. 최초의 이종 이식 수술은 1963년에 이루어졌습니다. 미국 툴레인 대학에서 6명의 환자가 고릴라 신장 이식을 받았고, 가장 오래 산 환자는 9개월이었습니다. 지금은 이러한 시도가 의심할 바 없이 무모한 것처럼 보이지만, 이러한 무모함 아래에는 계속해서 탐구하려는 인간의 용기도 있습니다. 이런 용기가 없다면 우리는 아직도 동굴 속에서 떨면서 생고기를 먹으며 살아가고 있을지도 모릅니다.

이종이식의 이론적 근거는 과학계의 생명에 대한 이해에서 비롯됩니다. 여기에 여담을 덧붙이고 싶습니다: "생명의 본질은 무엇입니까?"

고대에는 동양과 서양이 산과 사막으로 나뉘어 있었기 때문에 이에 대해 서로 다른 이론이 전개되었습니다. 동양에서는 중국을 예로 들어 만물이 정령숭배적이라고 믿습니다. 꽃과 식물, 나무는 해와 달의 정기를 받으면 사람이 될 수 있고, 사람도 꽃과 식물로 변할 수 있습니다. 서양에서는 플라톤을 예로 들어 세상의 모든 유형의 물질이 유동적이고 시간이 지남에 따라 변할 것이라고 믿지만 세상에는 절대적으로 완벽한 모델이 있습니다. 바로 동물원의 팬더입니다. 아프고, 늙고, 썩고, 죽으면 사라지지만, 판다 모델은 분명 새로운 판다가 나올 것이고, 원래 판다와 많은 유사점이 있을 것입니다.

1665년 로버트 훅(Robert Hooke)이 세포를 발견했습니다. 이후 마티아스 제이콥 슐라이덴(Matthias Jacob Schleiden)과 테오도르 슈완(Theodor Schwann)은 "모든 식물은 모두 세포에서 발생하며 세포와 세포 산물로 구성됩니다."라는 세포 이론을 제안했습니다. 그 결과, 독특한 생물학적 발견이 시작되었고, 수많은 과학자들이 혼란을 겪었고, 생명의 신비가 끊임없이 해석되었습니다. 이는 우리 자신을 더 잘 이해할 수 있게 했을 뿐만 아니라 현대 의학의 이론적 토대를 마련했습니다.

이후 1951년 왓슨은 유명한 캐번디시 연구소에서 크릭을 만났고, 두 사람은 함께 X선 회절을 이용해 DNA 모델을 구축했다. DNA 이중나선과 유전암호의 발견은 모든 생명체가 유전물질의 통제하에 태어나고 성장하고 늙어간다는 것과 모든 생명체가 일련의 유전암호를 공유한다는 사실을 대중에게 처음으로 깨닫게 해주었다.

이런 경우 동물의 장기가 인체에서 정상적으로 기능할 수 있도록 어떤 수단을 동원할 수는 없을까? 예를 들어, 컴퓨터 메모리 모듈이 파손되어 삼성이 생산을 중단한 경우에도 Kingston을 구입할 수 있습니까? 따라서 또 다른 이종 이식 시도가 시작되었습니다. 이종 이식의 경우 가장 먼저 해결해야 할 질문은 어떤 동물을 기증자로 사용할 것인가입니다. 처음에 과학자들은 영장류를 선택했습니다. 이것은 이해하기 쉽고 가까운 진화론적 친족 관계는 많은 문제를 줄일 수 있습니다. 그러나 사람들은 영장류가 완벽한 실험 대상이 아니라는 것을 곧 발견했습니다.

첫째, 윤리적인 문제입니다. 어떤 사람들은 이를 비웃을 수도 있지만, 과학 연구 작업은 미래지향적이고 예측 불가능하기 때문에 과학 연구자들이 대중에 대한 책임을 져야 하며, 윤리적 논의는 종종 매일 수천 마일에 걸쳐 퍼져나가 강력한 대중의 압력을 촉발하고 연구자들을 강요합니다. 연구 방향을 조정합니다. 그러므로 모든 과학 연구자는 여론과 윤리를 주의 깊게 다루어야 합니다.

둘째, 소스 문제가 있습니다. 고릴라, 개코원숭이 등은 수가 적을 뿐만 아니라 성적으로 늦게 성숙하고 한배에 새끼를 낳는 수가 제한되어 있어 대량 사육이 어렵고, 불임 조건에서는 번식이 어렵고 가격도 비싸다. 또한 법적으로 보호되는 귀중한 생물다양성 자원은 임상수술이나 실험연구에 활용되는 것은 물론이고 그 양이 부족할 수도 있습니다.

이런 상황에서 돼지는 많은 연구실에서 연구 대상이 됐다. 매년 전 세계적으로 수십억 마리의 돼지가 생산되므로 공급 부족에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 돼지 신장, 심장 및 기타 기관은 크기, 모양 및 기능이 인간과 유사하며 수천 년 동안 사육되었습니다. 몇 년 동안 사람들은 매일 돼지고기를 도살하고 먹는 것에 익숙해졌고, 미래의 실험, 근친 교배, 심지어 임상 이식에 사용되더라도 고릴라만큼 강력한 반대를 일으키지는 않을 것입니다.

현재 중국을 포함한 일부 동물 사육자들은 몸집이 인간과 비슷하고 번식 규모가 일정한 작은 돼지 품종을 선택했습니다. 중국 구이저우의 미니돼지, 윈난의 반나돼지, 하이난의 우지산돼지, 대만의 도원돼지, 일본의 오미네돼지, 독일의 괴히팅겐돼지, 미국의 유카탄돼지, 체코의 브르노 돼지. 5

이것을 보고 일부 독자들은 "이거면 충분하지 않나? 문제는 해결하기 쉽다!"라고 기뻐할 수도 있습니다. 삶의 신비를 더 많이 탐구할수록, 당신은 더 무지함을 느끼게 됩니다. 아이디어에서 실현 및 임상 적용까지 수년, 수십 년, 심지어 수 세대의 노력이 필요한 경우가 많습니다. 원인 문제를 해결한 후에도 이종이식으로 가는 길에는 초급성 거부반응과 내인성 레트로바이러스라는 두 가지 장애물이 여전히 남아 있습니다.

호환되지 않는 바이러스 = 블루 스크린

앞서 메모리 모듈 교체에 대해 언급했는데, 이제 이 주제를 계속하겠습니다.

자재가 풍부하고 교통수단이 발달한 요즘에는 메모리스틱을 구입하는 것이 매우 편리합니다. 당연히 구입 후 설치해야 하는데 나사 몇 개만 조이고 빼내고 꽂기만 하면 됩니다. 말할 필요도 없이 전원을 켜고 확인해 보아야 합니다. 그것은 호환됩니다. 데스크탑 컴퓨터와 노트북을 켜면 경고음이 울립니다. 이 소리는 어디에서 발생합니까? 컴퓨터 마더보드에는 BIOS 칩이 있습니다. 이 칩에는 제조업체에서 작은 프로그램을 미리 작성해 두었습니다. 기계를 켤 때마다 이 프로그램은 좋은지 나쁜지, 다양한 부품이 서로 호환되는지 확인합니다. 호환되지 않을 경우 블루스크린 등의 문제가 발생할 가능성이 높습니다.

다행히도 우리 몸에는 항상 우리 몸의 상태를 체크해주는 작은 프로그램이 있어요. 그것이 없으면 우리가 태어나자마자 편재하는 박테리아, 바이러스, 기생충에 의해 죽을 수도 있다는 것을 상상하기 어렵지 않습니다. 이 과정이 인간의 면역체계입니다. 오랜 세월 동안 T세포, B세포 등 면역세포는 탁월한 인식 능력을 바탕으로 반체제 인사를 구별해 왔으며, 강력한 항체 무기로 국민의 건강을 유지해 왔다.

이것을 보고 '이종 이식을 하면 돼지의 장기가 면역 체계에 의해 적으로 간주되는가?'라고 생각하는 독자도 있을 것입니다. 이것이 이종 이식의 첫 번째 문제, 즉 초급성 거부반응입니다.

소위 초급성 거부반응이란 혈관이 연결된 후 몇 분에서 24시간 이내에 나타나는 심각한 거부 반응을 말합니다. 인간 혈청에는 일부 이종성 천연 항체(XNA)가 이종 장기에 운반되는 이종 항원과 결합하면 일련의 생리적, 생화학적 반응을 일으키고 보체를 활성화하며 이식된 장기를 공격하는 것으로 확인되었습니다. 내피세포를 죽이고, 응고계와 혈소판을 활성화시키며, 이식된 장기의 모세혈관내 색전증과 간질성 출혈 등을 유발하여 이식된 장기를 비활성화시키고 심지어 수혜자의 생명 안전을 위협합니다. 6

초급성 거부반응에 대한 여러 예방 방법이 개발되었습니다. 가장 효과적인 방법은 기증자 돼지를 유전자 변형하는 것인데, 이는 돼지 장기 기능에 영향을 주지 않으면서 초급성 면역 거부반응을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 유전자 변형 돼지는 정상적으로 생존하고 번식할 수 있습니다. 유전자 변형을 통해 초급성 면역거부반응을 줄이는 한 가지 방법은 기증자 돼지에서 인간 보체 조절 단백질 유전자를 발현시켜 돼지의 장기가 인간 보체 시스템에 의해 "자기" 기관으로 잘못 인식되도록 하여 초급성 면역거부반응 발생을 방지하는 것입니다. 반응. 실험에 따르면 hDAF 형질전환 돼지의 장기를 인간이 아닌 영장류에 이식하면 이식 생존 시간이 최대 139일에 달해 이종이식에 대한 초급성 거부반응을 극복할 수 있는 것으로 나타났습니다. 7

또한 약리학의 지속적인 발전으로 인체 내 면역체계를 억제하고 이식된 장기의 생존기간을 연장시키기 위해 면역억제제를 사용하는 것이 효과적인 방법이 되었다. 그러나 "축복과 재앙이 달려있다"는 속담처럼 또 다른 문제인 내인성 레트로 바이러스가 발생합니다. 호환성 문제가 상대적으로 해결하기 쉽다면, 메모리스틱에 포함된 바이러스는 이종이식을 향한 길에서 심각한 결과를 초래할 수 있는 피할 수 없는 장애물이 되었습니다.

내인성 레트로바이러스(Porcine Endogenous Retrovirus, PERV)는 단일 가닥 이중 가닥 RNA로 구성됩니다. 레트로바이러스가 인간 세포를 감염시키면 중간체 또는 전구체라고 불리는 역전사 효소의 안내에 따라 RNA를 DNA로 전사하게 됩니다. 이어서 DNA는 숙주 세포의 게놈에 삽입되어 정상적인 복제에 참여하게 됩니다. 숙주 세포.

이 구절은 조금 이해하기 어려울 수 있지만 컴퓨터를 비유해 보겠습니다. 새로 구입한 메모리 스틱에 컴퓨터 바이러스가 있습니다. 여러 가지 이유로 컴퓨터와 함께 제공되는 바이러스 백신 소프트웨어가 이를 감지하지 못했습니다. 따라서 이 바이러스는 먼저 시스템 파일에 자신을 삽입하고 정상적인 것처럼 보인 다음 하드 디스크, 프로세서 등과 같은 컴퓨터 리소스를 사용하여 대량의 자체 복제를 시작합니다. 상상.

내인성 레트로바이러스는 외피 당단백질의 다양한 구조에 따라 PERV-A, PERV-B 등 여러 유형으로 나눌 수 있으며 각 표적 세포는 다릅니다. 8

정상적인 상황에서 레트로바이러스 감염은 체액성 면역, 세포성 면역, 특정 면역 등 다양한 메커니즘을 통해 인간 면역체계에 의해 억제될 수 있습니다. 그러나 수용자가 면역 반응을 보이지 않거나 심각하게 면역이 억제된 경우, 앞서 언급한 것처럼 때때로 면역억제제를 사용하여 환자의 면역 체계를 억제해야 하며, 면역 체계는 바이러스가 인체에 흡수되는 과정을 무시하여 환자를 위험에 빠뜨립니다. 종간 바이러스 공격에 대한 방어선입니다. 또한 일부 알려진 바이러스는 사육 조건을 조절하거나 유전자 변형 돼지를 사육함으로써 제거할 수 있는 반면, 내인성 레트로바이러스의 내인성 및 잠복 특성은 감염 위험을 증가시킵니다.

1997년에 과학 연구자들은 내인성 레트로바이러스가 시험관 내에서 배양된 인간 세포를 감염시킬 수 있다는 것을 처음으로 발견했습니다. 나중에 Van der laan 등은 다음과 같이 보고했습니다. "돼지 섬 세포를 SCID 마우스에 이식한 후, 내인성 레트로바이러스는 쥐에게 감염됐어요." 9 이 보고서는 학계의 큰 관심을 끌었습니다. 후속 연구에서는 생체 내에서 돼지 내인성 레트로바이러스 감염 사례가 발견되지 않았지만 이러한 위험으로 인해 모든 과학 연구자는 주의를 기울여야 합니다. 그럼 무엇을 해야 할까요?

음성 돼지 품종을 선별하기 위해 분자 생물학 방법을 사용하는 등 검출을 강화하기 위해 면역 학적 방법을 사용하는 방법, 돼지 장기에서 내인성 레트로 바이러스를 직접 제거하는 방법 등의 방법은 여전히 ​​있습니다.

"돼지 내인성 레트로바이러스의 전체 게놈 불활성화"라는 기사에서 Yang Luhan과 그녀의 협력자들은 유전자 가위 기술을 사용하여 돼지 게놈에서 잠재적으로 유해한 바이러스 유전자를 표적적으로 녹아웃시켰으며, 10년 이상 이 연구를 중단했을 뿐만 아니라 대중의 인식을 복원했습니다. 이종 장기 이식에 대한 신뢰를 얻었으며 장기 이식이 시급한 전 세계 수백만 명의 환자에게 희망을 가져왔습니다.

요약

'돼지 내인성 레트로바이러스의 전체 게놈 불활성화'가 발표된 후, 이는 빠르게 퍼블릭 도메인에서 강력한 반향을 불러일으켰고, 주요 언론에서도 이에 대한 보도가 나왔습니다. 한동안 '아름다운 의사', '이종 이식', '레트로바이러스', '대대적인 돌파구'라는 단어가 헤드라인에 등장했습니다. 이에 화를 내며 아이들의 귀를 잡아채고 “양루한을 보고 네 자신을 보라!”라고 소리치는 부모가 있을지 모르겠습니다. 아이들을 언급하자면, 퇴근 후 주도적으로 새로운 것을 배우려는 성인이 몇 명이나 될까요? 끊임없이 진취적이고 탐구할 용기를 갖고, 지성과 젊음을 활용하여 만물의 신비를 발견하는 과학연구자들이 존경받는 이유는 바로 이 때문입니다. 하지만 저자는 누구나 호기심을 갖고 있다고 굳게 믿는다. 지식에 대한 호기심이 적절히 자극된다면 누구나 자신의 분야에서 경력을 쌓을 수 있습니다. 그러므로 다음에 불순종하는 아이를 만나면 그 아이와 5분 동안 이야기를 나누는 것이 좋을 것입니다. "춘추시대에 편작이라는 사람이 있었습니다..."

참고자료

1. Yang L, Güell M, Niu D, et al. 돼지 내인성 레트로바이러스(PERV)의 게놈 전체 비활성화[J] Science, 2015: aad1191.

2. M]. People Health Publishing House, 2013

3. 아들을 구하기 위해 간을 자르기 위해 211일 동안 하루 10km를 걸은 엄마, /zt2009/jz/tj/200910/t1016134.htm , Yangtze River Net, 2009.10.27,

4. Tang Yuan, Wu Yixiong, Li Jianhua. 중국의 장기 이식에 대한 현황, 원인 및 윤리적 연구 [J], 2008. , 18(8): 1142-1145,

5. He Qiuming, Li Youping, Li Shengfu. 중국 회복 및 재건 수술 저널, 12( 6): 363-365,

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8. Liu Sailan, Zhang Hanwen, Pan Tianhui, et al. 돼지 내인성 레트로바이러스 및 이종 이식 및 생체인공 간의 안전성 문제, 2013 (2): 125-129,

9. Xing Xiaowei, Xue Liqun, Mo Zhaohui 등 후난성 Daweizi 돼지의 내인성 레트로바이러스에 대한 연구[J]. ), 2006, 31(06): 838-842.