猪猪不但可爱 还发了很多CNS论文呢

猪年就要到了。已经与人类相伴了几千年的猪如今在生物医学领域扮演着非常重要的角色。学术经纬整理了近年来有关猪的几项重磅或有趣的科学研究。一起来认识这些发了CNS的猪猪吧!

用“基因魔剪”创造器官移植的希望

登上顶尖学术期刊《科学》封面的这头猪猪当然不是等闲之辈,它代表了为人类提供移植器官的希望。

猪的器官在大小和功能上与人体器官比较接近,但猪的基因组里含有对人体有潜在健康危险的基因序列:内源性逆转录病毒(PERV)。因此,过去移植猪器官到人体显得可望而不可及。2017年8月,由80后科学家杨璐菡博士担任通讯作者的一支跨国科研团队,利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,成功使猪的所有PERV序列失活,并借助克隆技术,培育出了世界首批对器官移植无“毒”的猪。

值得一提的是,在2018年,杨璐菡博士作为创始人之一的启函生物又有新突破。他们用基因改造解决了异种移植的第二个难题——免疫排斥,猪2.0诞生!

相关论文:

Dong Niu et al., (2017) Inactivation of porcine endogenous retrovirus in pigs using CRISPR-Cas9. Science. DOI: 10.1126/science.aan4187

把人变成猪?把猪变成人?干细胞或许做得到

▲在猪胚胎内培育含有人细胞的器官,研究图示(图片来源:相关论文)

由于器官移植需求巨大、供应不足,为了填补这一短缺,有一种解决思路是,或许可以让动物长出人体器官。以美国Salk研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte教授领衔的科学团队进行了尝试,把人类的多能干细胞注入猪的早期胚胎。

经过数年的实验,吴军博士等科学家在2017年首次成功培育出了含有人类细胞的猪胚胎。当然,出于伦理规定,他们在胚胎发育3~4周后就让猪终止怀孕。在猪胚胎的心脏等组织器官中,通过荧光标记,科学家看到了发育中的人类细胞。

这项嵌合体胚胎的技术如果最终能够得到合理应用,未来可以用于培育完整的人体器官,辅助器官移植。此外,药物临床试验也可以受益,长有人体器官的模式动物或许可以更准确地预测在研药物的疗效。

相关论文:

Jun Wu et al., (2017) Interspecies Chimerism with Mammalian Pluripotent Stem Cells. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2016.12.036

如何让悲观的猪积极起来

一个乐观主义者,不管在什么情况下,都有可能做出积极的反应;一个悲观主义者,做出什么反应主要得看情绪。在猪猪身上,研究人员通过精心设计的实验,也验证了基于个性和情绪的决策过程。

英国Leeds大学的研究人员为此搭建了一些猪圈,有的宽敞,还铺有厚厚的稻草;有的窄小,家徒四壁。根据猪猪对新环境的反应,可以把它们的个性划分为乐观或悲观。接着,科学家们设计了一个测验,在测试场地的两个角落分别放上一碟糖和一碟咖啡豆。所有猪猪很快就学会了哪个角落里可以获得甜蜜,总是直奔糖果过去。可是,当科学家更改了环境条件,把碟子移到场地中间时,并不是所有的猪猪都会乐颠颠跑过去一探究竟。悲观猪做出了不同的反应:环境优渥的悲观猪,会和乐观猪一样好奇地去看碟子;而简陋猪圈里的悲观猪却意兴阑珊,无意探索。

这样的结果,真是令人不由产生很多联想呢……

相关论文:

Lucy Asher et al., (2016) Mood and personality interact to determine cognitive biases in pigs. Biology Letters. DOI: 10.1098/rsbl.2016.0402

猪猪的表情有人懂

▲这篇论文如同猪猪写真集。猪猪在打斗前、进攻时和撤退时的表情,你看出差别了吗?(图片来源:相关论文)

我们人类擅长用面部传情达意。苏格兰农村学院(Scotland’s Rural College )的科学家经过细心观察,发现猪猪的面部表情也能传达不同的情绪和意图。

研究人员给38头猪拍了近600帧大头照,从面部轮廓、耳朵、鼻子和眼睛等五官的变化来解码它们在相互争斗前后的表情含义。比如,猪猪意图发起攻击前,会两眼圆睁,鼻子伸长。两猪对峙时,通常鼻子伸得更长的那只会率先张嘴攻击。打斗正酣时,猪的眼睛更大,耳朵竖起。意图撤退躲避攻击的猪,会出现耳朵往后倒、眼睛眯起的紧张表情。打输了的猪猪,由于伤口造成的疼痛,耳朵会越往前伏。

科学家们研究猪猪的表情并不只是好玩,事实上,对动物情绪和意图的了解是保证动物福利的重要一部分。懂得猪猪的愤怒与悲伤,将有助于人们为猪猪提供更好的环境。

相关论文:

Irene Camerlink et al., (2018) Facial expression as a potential measure of both intent and emotion. Scientific Reports, DOI: 10.1038/s41598-018-35905-3

为人类医学研究提供了多种模型

2018年,美国德克萨斯大学的研究人员首次在实验室内研制出了生物工程肺,将其成功移植到成年猪体内。这些猪在植入肺的两周内长出了供肺部组织生长发育的血管网络,形成了共生微生物群落,并且保持健康状态。身先士卒的猪猪为生物工程肺移植技术将来应用于人体展现了富有前景的潜力。

尤卡坦小型猪很迷你,体格和体重与成年男性接近,因此在医学研究中成为特别有吸引力的模型。美国 Cedars-Sinai 医学中心的科学家设计了一种用于治疗骨折不愈合的基因疗法。他们将促进成骨的基因与微泡混合,然后注射到骨折部位搭建的支架,并通过超声波让有分化能力的细胞受基因影响,长成骨细胞。这种接骨疗法在尤卡坦小型猪身上获得了实验成功,骨折的猪猪们完全康复。

猪猪也经常现身于肥胖、糖尿病等代谢疾病的研究中。例如,应用于糖尿病治疗的胰岛素注射制剂,最早就来自猪。现在,借助全新的基因编辑技术,猪可以为人类提供更适用的胰岛素,也可以提供新的糖尿病模型用于基因疗法的检验。

都说猪猪浑身是宝,真是一点儿也没错!

相关论文:

[1] Joan E. Nichols et al., (2018) Production and transplantation of bioengineered lung into a large-animal model. Science Translational Medicine. DOI: 10.1126/scitranslmed.aao3926

[2] Maxim Bez et al., (2017) In situ bone tissue engineering via ultrasound-mediated gene delivery to endogenous progenitor cells in mini-pigs. Science Translational MedicineI. DOI: 10.1126/scitranslmed.aal3128

[3] Timothy P. Sheets et al., (2018) Targeted Mutation of NGN3 Gene Disrupts Pancreatic Endocrine Cell Development in Pigs. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-018-22050-0

这些研究在猪猪们参与的科学研究中只是很小一部分。在人类生物医学发展的过程中,猪猪的贡献数不胜数。

在此,我们对猪猪说声谢谢!