楊璐菡：從基因魔剪到異種器官移植
採訪 | 戴佳凌
Dai.Jialing@PharmaDJ.com
撰文 |戴佳凌施櫻子
Shi.Yingzi@PharmaDJ.com
2018年3月21日，我和往常一樣早起開始推送研發客微信。不同的是，推送完之後，我便匆匆出門了，沒吃早飯就擠上了上班高峰期的上海地鐵，這都是因為我今天要採訪十分特別的人。楊璐菡，早在2014年就被美國主流媒體關注成為命科學領域的領軍人物的她，已經和她的博導共同創立eGenesis和啟函生物，兩家分別在中美兩地研究異種器官移植臨床應用的創新公司。按照璐菡的介紹，兩家公司獨立運營，共享專利，利用中美兩地的各自優勢快速推進異種器官移植臨床應用研究。
我的採訪約在她在岳陽路上中國科學院神經科學研究所做報告的期間，從這裡往東幾個街區是我從小長大的家，往南幾條街是我完成大學畢業論文的植生所，但這是我第一次走進這個園區。我到達報告廳的時候大概離報告開始還有5分鐘，出乎我的意外的是，參加報告的聽眾似乎不多，我找了一個後排座位，剛坐下來，璐菡和幾位研究所的老師風塵僕僕走進來了，她走得很快，一路還和研究院的老師們一直在探討問題。我並沒有上去打招呼，只是在默默觀察，年少成名的她並沒有一點架子，談吐大方，又有學者的謙遜，謙遜之下卻掩蓋不住她的激情和能量。
楊璐菡博士在美國Forbes醫療健康峰會演講
來源|楊璐菡
就在我觀察的時候，整個報告廳很快坐滿了人，甚至還有幾位同學沒有找到位子。如我猜測的那樣，她的報告很精彩。她盡量用中文講述她一直以來用英文做的研究，坦誠的說，雖然來之前做了不少功課，但是還有些地方我沒有理解。而在問答環節，面對著同行各種問題，她的回答十分快速條理清晰，當然，我估計很多問題她已經回答過很多遍了。我看看我準備的問題，大半也找到了答案。
報告結束後，還不斷有人和璐菡在探討問題，我找了機會和璐菡打了招呼，她很開心還把我介紹給了隨行同事、研究所的老師和BioArt的丁博士。由於緊接著還有在復旦大學的演講，我們採訪就在報告廳樓上的老師辦公室。近距離接觸還是和剛才聽報告時很不一樣，我們的採訪進行得很快，因為大多數的問題璐菡已經在報告和問答環節解答了，我的其他一些沒有理解的地方，璐菡也逐一解答了。臨走前，她突然想到什麼，連忙拉著我，又聊了幾句。
資金和人才是初創企業都會遇到的問題，項目前景看好，先進的技術和強大的創始團隊讓啟函受到了國內外資本很大的關注。而楊璐菡現在更多關注於招攬人才，特別是免疫學和臨床前的專業生物製藥人才。她選擇將啟函落腳在杭州也是看中當地人才引進的優勢。找到能幫助她一起將CRISPR技術開發成藥物的團隊是她最近最傷腦筋的事，不斷的在各地巡講也是她希望能有更多夥伴能加入到她的團隊。我也希望我們這篇文章能讓更多行業里專家能加入到啟函，幫助璐菡早日完成她的異種器官移植的夢想。
啟函團隊 來源 | 啟函
器官移植的新希望
終末期腎病、肝硬化晚期、心力衰竭、特發性肺纖維化……這些疾病一旦發展到後期，藥物治療已無能為力，只能等待器官移植來挽救患者的生命。但事實上，大部分人到最後一刻也沒能等來救命的器官，中國的器官移植供需比接近1:100，這樣殘酷的僵局究竟要如何打破？
楊璐菡拋出了一個非常大膽的想法：把豬的器官移植到病人身上，代替人的器官發揮作用。
「我們首先是拿一個豬的纖維細胞，然後用基因編輯的方式修改纖維細胞的基因組，接著用培育克隆羊多莉的方法將豬克隆出來，並使用靈長類動物做器官移植實驗，觀察豬的器官移植到靈長類動物體內後是否安全以及與人的器官功能是否匹配，最終將其應用在患者身上。」這是楊璐菡對於異種器官研發過程的基本構思。
來源 | Science
解決了一半問題的異種移植
事實上，將異種動物器官應用於人的研究不是最近才開始的，在20世紀60年代就有人用人類的近親靈長類動物做過實驗，將12隻猴子的腎臟移植到尿毒症患者身上，這些器官可以在人體內工作8~9個月，但這樣的研究由於倫理和傳染病問題最終被禁止。上世紀90年代大型製藥公司也進行過豬器官移植的相關研究，但很快也被FDA叫停，擔心豬內源性逆轉錄病毒有造成人傳染病的風險，而那個時代的技術發展水平對此束手無策。
CRISPR基因剪輯技術成為了破解難題的一把利器，2013年楊璐菡讀博士期間，她和博導及合作夥伴George Church在全球首先證明CRISPR技術可以在哺乳細胞內起作用，且可以實現基因修飾的多點打靶。論文發表以後，很快有臨床醫生和她聯繫，闡述了目前器官移植面臨的難題，也是從那時起楊璐菡和團隊決定要攻克異種器官移植的難題。
這個難題簡單來說主要包括清除內源性逆轉錄病毒和免疫排異兩個方面。
來源 | 啟函
第一個難題楊璐菡和團隊花費了3年時間研究，目前已經找到了解決辦法。2017年Nature雜誌發表的一篇論文即向世人公開了這一激動人心的研究結果：楊璐菡和她的團隊通過內源性基因編輯的方法，敲除所有病毒的逆轉錄酶基因，並成功克隆出了無內源性病毒的二代豬。此外，她還通過另外的實驗證明，攜帶內源性病毒的豬不會將病毒傳染給胚胎，無內源性病毒感染的小豬在成長的過程中不會重新被病毒感染，人的內源性病毒逆轉錄酶也不能引起豬內源性病毒的繼續複製，可以認為內源性逆轉錄病毒的問題已經被楊璐菡解決。
這一論文發表也讓今年剛過30歲的楊璐菡，成為科研界的一顆新星。她現在哈佛大學從事基因編輯技術的博士後研究，利用CRISPR-Cas9技術完成了全球豬內源性逆轉錄病毒相關酶基因的敲除，並將一次可以敲除的基因數量增加到了62個。同時她還是eGenesis和杭州啟函生物兩家公司的創始人，和她在哈佛的博士生導師George Church一起推動異種器官移植在臨床的應用。
異種器官移植在過去一直被認為遙不可及。但在今天，它已然成為一個嚴肅的科學問題，楊璐菡團隊的研究讓我們看到了實現的希望。
異種器官亦是自然的創造
至於為什麼要選擇豬而不是其他動物的器官作為移植的供體。楊璐菡說：「豬的器官大小和功能和人接近，同時我們也已經掌握了在特定環境中培育繁殖這種豬的方法，所以我認為豬是很好的研究模型，也比較適合作為器官供體。」
同時楊璐菡相信大自然母親作為塑造生命的能工巧匠，自然母親的設計在現階段遠比人類的設計更接近完美。對於目前的器官3D列印技術，楊璐菡認為該技術在科學和工藝上尚有很多困難需要克服，作為基本製造原材料的細胞系種類多達數百種，大部分人類還未獲得，同時體外培養的條件控制也異常嚴格，這些都限制目前3D列印器官的實際應用。
「而來源於豬的異種器官是大自然在生物體內已經造好的，我們的工作只是修飾一下使其能夠被人體兼容，這條路或許能夠更快實現滿足臨床的需求。」楊璐菡表示。目前臨床對於器官供體的需求確實非常急迫，但受傳統思想影響，國人的器官捐獻比例一直很低，一邊是焦急等待的病人，一邊是醫生巧媳婦難做無米之炊的無奈。
繼續攻佔下一個高峰
不過，楊璐菡的研究到現在為止並不能算完全成功，還有很多問題在等待著她去解決，上面提到的器官移植的兩大難題也還剩下一個——免疫排異。
楊璐菡仍打算使用基因編輯的方法解決問題，敲除或插入一些免疫相關的基因，但這個問題比想像起來複雜很多。把這個大問題分解開來仔細思考：究竟敲除多少與器官免疫排異相關的基因是合適的？敲除這些基因以後對豬的健康有沒有影響，對器官功能有沒有影響？這個器官最終可以在人體內使用多長時間？同時免疫排斥反應又包括補體反應、凝血反應、細胞免疫反應等多種反應。
從目前的實驗結果看，啟函已經解決了一部分問題，在體外進行的將修飾過的豬細胞和人血清混合的試驗中，楊璐菡觀察到經過修飾的豬細胞和血清的反應和未修飾細胞相比降低了98%。「我們目前比較有把握的是我們的器官移植到人體以後不會出現超急排，這個已經在靈長類動物的實驗中初步證實，FDA給我們的目標是這個器官能夠在靈長類內的存活時間超過6個月，接下來我們還會設計一系列的實驗甚至臨床試驗來驗證這一結果。而對於其他幾個問題現在都處於探索階段。」
目前楊璐菡的最大期待是，希望啟函生物和eGenesis能夠建立起一個強大的團隊。「就算出現排異反應，一個強大的團隊能很快弄清楚排異的原因是什麼，並需找不同的方案繼續改進，也許通過基因編輯的方法實現，也許還可以讓藥物學的專家來幫忙。」
她說，啟函的使命有且只有一個：給千千萬萬等待器官移植的病人做出安全有效的器官供給。希望自己能在中美科研工作中架起溝通的橋樑，與兩個國家最優秀的人才合作，為全球不同國家的病人提供有效安全的治療手段。
楊璐菡說目前的移植計劃可能會在腎臟等器官上先行實現，為肝臟移植積累經驗，期待更多的科學家和生物製藥人才加入這個極具挑戰力的研究。
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