基因修饰猪在异种器官移植中的研究进展

命题点12免疫调节【重温真题】判断下列有关免疫调节的叙述(1)细胞免疫和体液免疫的二次免疫应答都与记忆细胞有关(2018·江苏，9)()(2)某病毒能刺激机体产生免疫反应，导致辅助性T细胞释放细胞因子和抗体(2020·海南，7)()(3)凋亡细胞被吞噬细胞清除属于细胞免疫(2021·江苏，2)()(4)感染某病毒但无症状者，因其体内不能产生抗体不适用抗体检测法检测(2020·山东，15)() (5)接种疫苗预防相应传染病，是以减毒或无毒的病原体抗原激活特异性免疫(2022·天津，8)() (6)HIV侵染辅助性T细胞后，以RNA为模板分别直接指导合成DNA、RNA和蛋白质(2020·浙江7月选考，17)()(7)过敏反应是人体特异性免疫应答的一种异常生理现象(经典高考题)()(8)人体内的巨噬细胞只参与非特异性免疫过程(经典高考题)()(9)血液中未参与免疫反应的淋巴细胞都是记忆细胞(经典高考题)()(10)接触同种过敏原会引起过敏反应(经典高考题)()(11)浆细胞能增殖分化成具有分裂能力的记忆细胞(经典高考题)()【模拟训练】1．(2023·新课标，3)人体内的免疫细胞是体液免疫和细胞免疫过程的重要参与者。

下列叙述正确的是()①免疫细胞表面的受体可识别细菌、病毒等入侵机体的病原体②树突状细胞能够处理和呈递抗原，淋巴细胞不能呈递抗原③辅助性T细胞参与体液免疫过程而不参与细胞免疫过程④体液免疫可产生记忆B细胞，细胞免疫可产生记忆T细胞⑤某些致病细菌感染人体既可引发体液免疫又可引发细胞免疫A．①②④B．①④⑤C．②③⑤D．③④⑤2．(2023·广东，14)病原体感染可引起人体产生免疫反应。

如图表示某人被病毒感染后体内T 细胞和病毒的变化。

下列叙述错误的是()A．a～b期间辅助性T细胞增殖并分泌细胞因子B．b～c期间细胞毒性T细胞大量裂解被病毒感染的细胞C．病毒与辅助性T细胞接触为B细胞的激活提供第二个信号D．病毒和细菌感染可刺激记忆B细胞和记忆T细胞的形成3．(2023·漳州高三质检)根据某病毒致病机制及人体免疫反应的特征研制疫苗，广泛接种疫苗可以快速建立免疫屏障，阻击病毒扩散。

猪器官移植给人的几种选择作者：李双文来源：《百科知识》2013年第16期人的供体器官不足一直制约着器官移植。

于是，人类的眼光转向了异种器官，猪就是人类物色和看好的异种器官的来源。

尽管多年来人类一直坚持不懈地探索和尝试，但猪器官供人移植不过是只听雷声响，不见雨点掉。

原因当然有很多，但是，重要的原因是，多种看起来有希望的选择都存在着短期内难以攻克的难题。

基因敲除和转基因猪器官移植最大的难题是，供体器官的免疫原性会导致受者的免疫排异反应，这在同种异体和异种异体器官移植上都会出现。

使用他人的器官进行移植是同种异体移植，即便如此，也要经过严格的检测和组织配型试验才不致引发免疫排异反应。

而异种异体器官移植，如猪的器官移植给人，产生的免疫排异反应就会更大，因为猪的器官免疫原性更强。

所以，排除供体器官中能引起免疫排异反应的生物因子，是异种器官移植的一种选择。

2013年6月，南京医科大学的研究人员称，他们正在克隆一种“基因敲除转基因猪”，这种猪体内会导致人体超急性免疫排异反应的基因已被敲除掉，其各种器官移植到人身上不会引发主要排异反应。

当然，首批克隆出来的“猪一代”还不能直接用于临床试验，必须再繁殖一代，成为“猪二代”才会用于试验。

因为这些猪的器官如要移植到人身上，必须避免猪体内的内源性病毒传播到人体内。

早在2002年，南京的科学家就在美国培育出了“单基因敲除猪”，后来又培育出了“双基因敲除猪”，解决了超急性免疫排异反应。

在此基础上，他们还给猪体内转入一些人的基因，对它进行“人源化”修饰和改造，培育出基本不含排异基因的“基因敲除转基因猪”。

此前研究人员把转基因猪的角膜、胰岛移植到其他大型哺乳动物身上，均未发生排异反应。

转基因猪的器官是否很快会供给人体进行移植呢？未必。

因为，还需要解决很多问题。

猪的器官含有很多免疫原，如各种蛋白分子和糖分子等，因而具有很强的免疫原性。

早在2000年3月5日，美国PPL公司就培育诞生了5头敲除某种基因的转基因克隆猪。

第１３卷　第４期２０２２年７月Ｖｏｌ．　１３ Ｎｏ．４Ｊｕｌ．　２０２２器官移植Ｏｒｇａｎ　Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ作者简介：窦科峰，中国科学院院士，空军军医大学西京医院肝胆外科二级教授、主任医师、博士研究生导师，全军器官移植研究所所长，肝胆外科和器官移植领域专家，国家器官移植临床重点专科学术带头人。

兼任中华医学会外科学分会副主任委员、中国医师协会器官移植医师分会副会长、全军普通外科委员会主任委员。

一直致力于肝胆胰疾病的临床诊治和器官移植相关工作，在移植理论探索和技术创新方面取得多项原创性重要成果：国际首创脾窝辅助性肝移植，完成国内首例成功的活体肝移植，亚洲首例成功的肝胰肾联合移植。

主编了国内首部《活体器官移植学》，形成的理论和技术体系推动了我国器官移植行业的进步。

完成国内首例基因编辑猪－猴异种肝移【摘要】 供者短缺是影响器官移植发展的一大难题，而异种器官移植可能是解决这一难题的有效途径。

随着基因编辑技术的发展以及新型免疫抑制剂的研发，异种器官移植领域取得了许多突破性的进展，但大多数研究目前仍处于临床前阶段。

近期，世界首例基因编辑猪到人心脏移植的成功极大地鼓舞了科研工作者。

但临床异种器官移植仍面临很多重要问题，包括克服排斥反应、控制炎症反应、调节凝血紊乱、提高移植物生理相容性、重视种间感染风险、优化免疫抑制方案、筛选供体基因编辑类型、选择适宜受者人群、完善异种移植指南、明确大众认可度等，本文就以上十大问题进行总结，以期为促进异种器官移植的临床应用提供参考。

【关键词】 异种移植；基因编辑；排斥反应；炎症反应；凝血紊乱；生理相容性；种间感染；免疫抑制方案【中图分类号】R617，Q78 【文献标志码】A 【文章编号】1674-7445（2022）04-0001-06临床异种器官移植十大问题的思考窦科峰 张玄·院士讲坛·【Abstract 】 The shortage of donors restricts the development of organ transplantation. Xenotransplantation might act as an effective approach to resolve this problem. With the advancement of genome editing technologies as well as research and development of novel immunosuppressant, lots of breakthroughs have been achieved in the field of xenotransplantation. Nevertheless, a majority of researches are still in the preclinical stage. Recently, the success of the world ’s first genetically engineered pig-to-human heart transplantation has greatly inspired researchers. However, clinical xenotransplantation still faces an array of problems, including counteracting rejection, controlling inflammation, regulating coagulation disorder, improving physiological compatibility of xenografts, paying attention to the risk of interspecific infection, optimizing immunosuppressive regimen, screening donor genome editing types, selecting suitable recipients, modifying xenotransplantation guidelines, and awareness of public recognition, etc . In this article, these 10 problems were summarized, aiming to provide reference for promoting the clinical application of xenotransplantation.【Key words 】 Xenotransplantation; Genome editing; Rejection; Inflammation; Coagulation disorder; Physiological compatibility; Interspecific infection; Immunosuppressive regimenReflection on 10 problems of clinical xenotransplantation Dou Kefeng, Zhang Xuan. Department of Hepatobiliary Surgery, Xijing Hospital, Air Force Medical University, Xi’an 710032, China Correspondingauthor:DouKefeng,Email:***************.cnDOI: 10.3969/j.issn.1674-7445.2022.04.001基金项目：国家“973计划”项目（2015CB554100）；国家重点研发计划项目（2017YFC1103703）；国家自然科学基金项目（81870446、82070671、81900571）作者单位：710032 西安，空军军医大学西京医院肝胆外科通信作者：窦科峰，Email ：***************.cn·４１２·第１３卷器官移植20世纪初，由于人们对移植排斥反应的认知不足，以及缺乏有效的免疫抑制剂，关于异种器官移植的尝试均以失败告终[1]。

2022-2023学年广东省高三学业水平选择模拟测试（一）生物试卷1. “离离原上草，一岁一枯荣。

野火烧不尽，春风吹又生”昭示着又一个春天的到来。

下列关于该古诗的分析，错误的是（）A. 草在生态系统的组成成分中属于生产者B. 草的茂盛与枯谢更替，是次生演替的过程C. 草被火烧过后，留下的灰烬为无机盐D. 草将风带来的CO2转化为淀粉，淀粉属于二糖2. 内共生起源学说认为：原始真核细胞吞噬好氧细菌演化成线粒体，部分原始真核细胞吞噬光合细菌而演化成叶绿体。

下列事实中，不支持该学说的是（）A. 两种细胞器的外膜成分与真核细胞的细胞膜相似B. 两种细胞器所含蛋白质的基本单位都是氨基酸C. 两种细胞器都存在与细菌类似的核糖体D. 两种细胞器所含的DNA裸露且呈环状3. 细胞衰老和个体的衰老都是正常现象。

某机构以我国11914名成年志愿者为样本，研究脆弱的精神状态（包括孤独、伤心和绝望）等方面对生物学年龄（反映器官功能状况的一个指标，取决于组织器官的结构与功能老化的程度）的影响，结果如图。

下列叙述正确的是（）A. 单身男性在精神状态不好时经常抽烟将可能衰老得更快B. 细胞内水分减少、细胞核体积缩小是衰老细胞的特征C. 细胞内自由基减少、染色体端粒缩短是细胞衰老的可能原因D. 吸烟比脆弱的精神状态更能加速提升细胞内DNA甲基化水平4. 研究人员依据细胞中染色体数量和DNA数量将小鼠精巢细胞分为如图a～e类型，下列叙述错误的是（）A. a类型细胞只出现在有丝分裂过程中B. b类型细胞可能正在发生基因重组C. c、d、e类型细胞不存在同源染色体D. e类型细胞不再进行细胞分裂5. 如图为果蝇的性染色体简图，Ⅰ为X、Y染色体的同源区段，Ⅱ、Ⅲ是非同源区段。

下列叙述正确的是（）A. 在有丝分裂过程中，也存在X、Y染色体联会行为B. 若等位基因位于Ⅰ区段，则性状表现与性别无关联C. 控制果蝇红眼与白眼的基因位于Ⅲ区段D. 若基因E、e位于Ⅰ区段，则种群中相关的基因型有7种E. .6. 果蝇的3号染色体上有一对等位基因D（展翅）和d（正常翅），但DD纯合致死。

兰州交通大学化学与生物工程学院综合能力训练Ⅰ——文献综述题目：基因敲除技术研究进展作者：蒋成学号：201207749指导教师：谢放完成日期：2014-7-16基因敲除技术研究进展摘要：本综述主要阐明基因敲除技术近几年来的方法和步骤，以及在真核生物和原核生物中的具体实施，并运用实例形象阐明基因敲除技术的作用，以及其在国内的发展和以后基因敲出技术的发展前景，和一些在运用基因敲除技术过程中的问题。

关键字：基因敲除原核中断系统真核中断系统丝状真菌基因敲除1.引言：1.1概念：基因敲除是80年代后半期应用DNA同源重组原理发展起来的。

80年代初，胚胎干细胞（ES细胞）分离和体外培养的成功奠定了基因敲除的技术基础[1]。

1985年，首次证实的哺乳动物细胞中同源重组的存在奠定了基因敲除的理论基础。

到1987年，Thompsson首次建立了完整的ES细胞基因敲除的小鼠模型[2]。

直到现在，运用基因同源重组进行基因敲除依然是构建基因敲除动物模型中最普遍的使用方法。

2012年初的敲除决定表面抗原的猪的模型的成功建立更是为异种器官移植排除了一道重要的障碍，展示了基因敲除技术的美好前景。

总之, 基因敲除已成为当前医学和生物学研究的最热点与最前沿，并已对生物学和医学的许多研究领域产生深刻的影响，成为革命性的研究工具, 具有极其重要的理论意义和实践意义[1,3]。

基因敲除是借助分子生物学、细胞生物学和动物胚胎学的方法, 通过胚胎干细胞[2]这一特殊的中间环节将小鼠的正常功能基因的编码区破坏, 藉以揭示基因功能最直接的手段之一, 因此成为后基因组时代的重要研究方法和内容。

通常意义上的基因敲除主要是应用DNA同源重组原理[3]，用设计的同源片段替代靶基因片段，从而达到基因敲除的目的。

1.2基本步骤：a.基因载体的构建：目的基因和与细胞内靶基因特异片段同源的DNA 分子都重组到带有标记基因，TK基因等)的载体上，成为重组载体。

b.ES细胞的获得：现在基因敲除一般采用是胚胎干细胞，最常用的是鼠，而兔，猪，鸡等的胚胎干细胞也有使用。

第８卷第５期２０１７年９月Ｖｏｌ．　８ Ｎｏ．　５　Ｓｅｐ．　２０１７器官移植Ｏｒｇａｎ　Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ【摘要】　心脏瓣膜移植手术已在临床开展50余年，全球开展了大量研究以提高生物心脏瓣膜移植的成功率。

本文主要对机械瓣膜与生物瓣膜的选择、戊二醛固定的生物心脏瓣膜的优势及存在的问题、转基因猪心脏瓣膜的应用价值进行综述。

【关键词】　生物心脏瓣膜；异种移植；免疫排斥反应；钙化；α-1,3-半乳糖；心脏瓣膜置换；转基因猪；基因敲除；戊二醛；N-羟乙酰神经氨酸【中图分类号】R617，R654.2　【文献标志码】A 【文章编号】1674-7445（2017）05-0016-03生物心脏瓣膜移植研究进展何盛南 曲龙 邹志成 王雨 邹尚友 戴一凡 蔡志明 黎明涛 牟丽莎·综述·全球每年约有20%的心脏手术是针对心脏瓣膜疾病，有超过250 000例患者的心脏瓣膜需要置换[1]。

心脏瓣膜置换手术在临床上已经有50余年的历史[2]。

被置换的瓣膜可以是机械心脏瓣膜或者是生物组织。

目前临床使用的大部分生物心脏瓣膜为异种瓣膜，多为用戊二醛固定的猪的心脏瓣膜或者牛心包瓣膜。

本文就生物心脏瓣膜的主要研究进展进行综述。

1 机械瓣膜与生物瓣膜的选择全世界的瓣膜更换手术中，约有55%采用机械心脏瓣膜，45%采用生物心脏瓣膜[1]。

而为患者选择何种心脏瓣膜移植，是由多种因素决定的。

临床证明，机械心脏瓣膜具有长时间的使用寿命。

但患者需终身服用抗凝药物，存在引发致命性的自发性出血或血栓栓塞的危险。

据文献报道，每年与抗凝治疗相关的出血发生率约为1%，瓣膜血栓发生率为0.1%～5.7%[1]。

与之相比，在生物瓣膜移植后，不需要接受长时间的抗凝治疗，并且由于异种瓣膜来源于动物，供体充足，还可以提供各种尺寸的瓣膜。

生物心脏瓣膜一般来源于猪或者牛，一些研究表明异种心脏瓣膜移植后会发生免疫应答反应。

2 戊二醛固定的生物心脏瓣膜的优势及存在的问题经研究发现，通过洗涤或电解消除可溶性蛋白，利用高碘酸钠处理，使黏多糖和结构性糖蛋白氧化变性，再用乙二醛中和，最后将瓣膜放置在戊二醛缓冲液中，可以很大程度上减少瓣膜的抗原性。

美国医生移植猪心脏生物考点
知识背景:
据海外网综合XXXX广播公司外媒XX年X月X日消息，X国XX 大学医学院当地时间X日在新闻发布会上表示，一名X岁的XXXX男子在接受转基因猪心脏移植手术X天后情况良好。

据报道，这是人类首次成功将转基因猪心脏移植到患者体内。

热点链接:
几十年来，科学家们一直梦想着异种移植能在某一天实现，即用动物器官来解决可供人类移植的器官短缺问题。

猪成了这一领域的热点。

科学家们已开始从灵长类动物转向了猪。

猪一直是解决器官短缺问题的研究重点。

猪的心脏那膜也已在人类身上成功使用了几十年;血液稀释剂肝素是从猪肠中提取的;猪的皮肤移植被用于烧伤﹔中国外科医生用猪的角膜来恢复患者视力。

但在猪的器官移植到人体的过程中存在一个障碍:猪细胞中一种与人体无关的名为α-Gal的基因会导致免疫系统立即排斥。

这项实验的肾脏来自一只经过基因编辑的猪，经过基因修饰的猪被敲除了这个基因，避免了免疫系统的攻击。

现代分子生物学课程论文题目基因敲除技术班别生物技术10-2学号 *********** 姓名陈嘉杰成绩基因敲除技术的研究进展要摘基因敲除是自80年代末以来发展起来的一种新型分子生物学技术，是通过一定的途径使机体特定的基因失活或缺失的技术。

此后经历了近20年的推广和应用，直到2007年10月8日，美国科学家马里奥•卡佩奇（Mario Capecchi）和奥利弗•史密西斯（Oliver Smithies）、英国科学家马丁•埃文斯（Martin Evans）因为在利用胚胎干细胞对小鼠基因金星定向修饰原理方面的系列发现分享了2007年诺贝尔生理学或医学奖。

基因敲除技术从此得到关注和肯定，并对医学生物学研究做出了重大贡献。

本文就基因敲除的研究进展作一个简单的综述。

关键词基因敲除、RNAi、生物模型、同源重组前言基因敲除又称基因打靶，该技术通过外源DNA与染色体DNA之间的同源重组，进行精确的定点修饰和基因改制，具有转移性强、染色体DNA可与目的片段共同稳定遗传等特点。

应用DNA同源重组技术将灭活的基因导入小鼠胚胎干细胞（embryonic stem cells，ES cells）以取代目的基因，再筛选出已靶向灭活的细胞，微注射入小鼠囊胚。

该细胞参与胚胎发育形成嵌合型小鼠，再进一步传代培育可得到纯合基因敲除小鼠。

基因敲除小鼠模型的建立使许多与人类疾病相关的新基因的功能得到阐明，使现代生物学及医学研究领域取得了突破性进展。

上述起源于80年代末期的基因敲除技术为第一代技术，属完全性基因敲除，不具备时间和区域特异性。

关于第二代区域和组织特异性基因敲除技术的研究始于1993年。

Tsien等[1]于1996年在《Cell》首先报道了第一个脑区特异性的基因敲除动物，被誉为条件性基因敲除研究的里程碑。

该技术以Cre/LoxP系统为基础，Cre在哪种组织细胞中表达，基因敲除就发生在哪种组织细胞中。

2000年Shimizu等[2]于《Science》报道了以时间可调性和区域特异性为标志的第三代基因敲除技术，其同样以Cre/LoxP系统为基础，利用四环素等诱导Cre的表达。

猪心即将可以代替人心猪心即将可以代替人心(韩国器官移植用克隆猪)2008年，英国《泰晤士报》曾预言，3年之内可以解决异种器官移植技术难题，10年内猪器官移植到人身上可望实现。

为什么看上了猪，是因为猪和人的器官非常接近，其中以心脏和肾脏尤其相似，能在人体内有效地活动。

以希望最大的心脏为例，其结构不仅与人心非常相似，心率也在90-140之间，也与人类相近。

之所以普通的猪心不能为人类移植，是因为无法解决免疫排斥问题。

当科学家利用猪器官在猴子身上进行移植试验时，往往受到排斥问题所困扰，一般抗排斥药物只能维持数周的疗效。

5月28日在杭州召开的中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会年会上，来自浙江大学的肖磊教授说，他们培养的克隆猪今年夏天就可以出生，如果可以顺利成活的话，他们下一步就可以培育去除免疫排斥基因的克隆猪，让人类移植猪的器官成为现实。

和以往的利用胚胎干细胞培植克隆猪不同，他们是用猪的普通皮肤细胞，将其诱导成为具有多种功能的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells，iPS cells)，用这种方法，可以克服胚胎干细胞来源不足的问题。

诱导功能干细胞也被称为"新万能细胞"，它是一种具有较强分化潜力的干细胞，由皮肤细胞等体细胞经基因改造"诱导"发育而成。

培养这类细胞不需要利用早期胚胎，而且可以无限增殖。

他们希望，通过建立猪的诱导干细胞系，可以系统性地对猪进行品质改良，产生转基因猪，建立猪的疾病机理模型。

他说，猪的诱导干细胞系的一个非常有意思的地方是它跟人的胚胎干细胞非常类似，和啮齿类的表达不同。

他说，我们现在努力做的一个工作是希望把猪的iPS细胞变成活的猪生下来，通过克隆猪的方法，把干细胞的核打入猪的卵母细胞中，培育胚胎，现在我们已经开始看到心跳、看到骨骼，发育的非常不错，很可能今年夏天会生下来。

这只猪可以顺利的活下来，他们就可以将来用这只猪的iPS细胞去修饰猪的基因组，把造成免疫排斥的基因敲除，或者短期禁止免疫排斥的基因，可以产出可以给人类进行器官移植的猪，或者建立人类的疾病模型，或者提高猪的农业品质。