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小鼠體內也能生成異種的大鼠器官

小鼠體內也能生成異種的大鼠器官

美國科學雜誌《細胞》(Cell)上的報導指出,研究人員從可以分化成各種細胞的「iPS細胞」(誘導多功能性幹細胞)中,成功培育出完整的小鼠胰臟。這是全球首次成功地由iPS細胞培育出完整的內臟器官,並且在小鼠的體內還能生成屬於不同種類的大鼠胰臟。或許在不久的將來,也能製造出人體器官?


為了根治因內臟器官功能異常所產生的疾病,有時會進行器官移植手術。然而當今之現況,不只提供器官的人數甚少,還需要不會發生排斥反應的器官。正因如此,促使許多研究人員投入人造器官和組織製造的研究。

內臟器官由各種細胞構成,因此要在體外以人工方式生成是極為困難之事。有鑑於此,日本東京大學醫科學研究所小林俊寬研究員與中內啟光教授等人於是想出利用「iPS細胞」,在動物體內製造出內臟器官。將數個基因植入皮膚等細胞即可製造出iPS細胞,而該種細胞具有分化生成各種細胞的性質。若是由患者本身的細胞衍生出來的話,也不用擔心移植時會產生排斥的現象。

小林研究員等人事先準備了失去具有生成胰臟所需基因之小鼠的「囊胚」(blastocyst)。這裡的囊胚是指發育至第三天的受精卵。研究人員認為只要將正常小鼠的iPS細胞注入囊胚中,則固著於胰臟生成位置上的iPS細胞,便會成為胰臟的母細胞而生成胰臟。研究人員設計該iPS細胞只要受到紫外線照射,便會發出綠光,他們可以藉此了解到是否已成功從iPS細胞培育出胰臟。

再將注入iPS細胞的囊胚移植回小鼠的子宮內,之後出生的小鼠確實擁有由iPS細胞所培育出的胰臟。通常如果沒有可以調節血糖值的胰臟,小鼠在產後一週內便會死亡。但是由iPS細胞所培育出的胰臟能正常作用,故能發育為成鼠。再者,將以此種方法所培育出的部分胰臟移植到患有糖尿病的小鼠身上,也能治癒該小鼠的糖尿病。

若是藉由人體來進行該項方法的運用,研究人員的構思是在器官大小與人類接近的豬等異種動物體內,製造出人體的內臟器官。為了能確保上述實驗順利進行,小林研究員等人先對不同種類的兩種老鼠──小鼠(mouse)與大鼠(rat)進行實驗。大鼠的體長和體重均是小鼠的數倍。將大鼠的iPS細胞注入小鼠的囊胚中,可以發現其出生率會比注入小鼠iPS細胞的出生率低,能發育成長的個數也較少,所生出的小鼠擁有的胰臟,其細胞全是來自大鼠的細胞。

這種老鼠的全身,斑駁地夾雜著白毛大鼠和黑毛小鼠的細胞,這是由具有不同種類遺傳訊息的兩種動物的細胞組成的「嵌合動物」(chimeric animal)。嵌合動物與由驢和馬交配形成的騾,這種由來自兩種不同物種交配一起後,所製造之受精卵誕生出的「雜種」不同。

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