全球首个猪生物样本库为科学家建立疾病动物模型

种猪1339号通过基因工程处理患上糖尿病；其位于德国慕尼黑MIDY-PIG生物样本库的身体组织现在可供研究人员免费获取。图片来源：Roel Fleuren

　　首先取出的是一个肾脏：在洗净血液后，它原来的暗红色变为米灰色。紧接着，纠缠在内部脏腑中很难取出的胰脏被迅速送到干冰中储藏。速度至关重要，因为生命结束后，身体器官会迅速衰退，且尸体解剖过程中的每个细节也极为重要。

　　这些珍贵的器官来自于种猪1339号，它曾在德国一所大学的农场中度过3年半的正常生活，尽管它出生时便患有糖尿病。今年3月初，这头猪被宰杀，其身体各部分被用于科学研究，这是日益增多的让研究用的每个动物科学利益最大化的案例之一。

　　来自这头体重达226公斤的种猪的数千件微小的组织和液体样本现存放在德国慕尼黑MIDY-PIG生物样本库——全球首个储藏着来自于大型、经基因工程处理的非人类动物的系统贮藏室。

　　这个生物样本库是慕尼黑路德维希马克西米利安大学（LMU）的一部分，用于存放取自不同年龄段猪的全身器官组织。其设计目的是为了帮助研究人员发现糖尿病长期并发症中涉及到的分子与机制，包括小血管和神经异变、心脏与肾脏疾病以及失明等。这些疾病在人类一生中均有可能发生，但相关了解却甚少。

　　“人类与猪的相似程度比我们想象的更大，因此这些资源的价值将极为珍贵。”英国牛津大学糖尿病研究人员Patrik Rorsman说。全世界任何地方的研究人员都可以免费获取这些研究样本，仅须支付邮资。

　　由于减少科研使用动物数量的压力日益增大，生物样本库成为一个吸引人的方法，因为它们可以让研究团队研究同一只动物的不同器官以及疾病的不同方面。“生物样本库意味着，这只动物的任何一个部分都没有浪费。” LMU建设该生物样本库的遗传学家与高级兽医Eckhard Wolf说。

　　目前，世界上建立的动物生物样本库寥寥无几，其中多数为老鼠样本库。猪的养殖虽然成本高，但是价值也更大，因为它们体形较大，并且在生理机能与新陈代谢方面与人类更相似。

　　为了建立这个猪生物样本库，科学家利用基因工程技术和克隆技术制造了MIDY基因损坏的猪，这意味着它们需要每天注射胰岛素。然后，这些猪与健康猪被放在一起饲养，二代猪幼崽中平均一半患有糖尿病，而其余的一半则是健康猪，因此可以用于对照实验。

　　种猪1339号是该生物样本库的第12个样本动物，当抵达位于树木茂盛的慕尼黑市郊拥有101年历史的兽医学院宽敞的解剖室时，它已经被施了麻药。等待它的是一个由25名兽医和技术人员组成的团队，他们穿着长袍，戴着面罩，在并排放着的解剖桌前严阵以待。

　　一台提升机拉起这头猪的后腿，病理学家给其体内注射致死麻药。接下来，该团队以敏捷、精准的编排，用小刀、剁刀、锤子、钳子等工具开始工作。他们拿走器官、肌肉、神经以及其他组织，随即把摘出的组织递送到旁边的桌子上，在那里等候的解剖人员开始其复杂的样本制作程序，他们严格遵循多达80页的操作准则。“我们不希望在完成了一项极其复杂的样本制作后才发现，先前忘了给肝脏称重。”LMU一位首席病理学家Andreas Blutke说。在此过程中，剁、劈、砍、刺发出的声音极大；但工作人员的专注让这种背景噪音变成了无声的低语。整个过程仅花费了2小时15分钟。

　　由于任何一个组织细胞的大小、形状及排序都不相同，且排列并不均衡，该团队利用不同的方法制成大量的样本，以确保整个器官得到充分代表。这一系统非常复杂，研究人员对其确切的细胞种类进行了三维解剖性重建。

　　至关重要的是，研究人员分解了每个样本，并对不同的部分采用了不同的保存方式，使每个部分都可以以最优方式被用于结构或分子分析。这可以让两种分析均采用同一个样本完成。“我想这是唯一一种用同一个样本既可以作分子表达研究，同时又可以作细胞解剖学研究的服务。”Wolf说。

　　Rorsman一听说这个生物样本库，立刻就看到了它的益处。他推测，糖尿病长期并发症是由若干种不同组织细胞中的特殊分子的变异导致的，他表示，生物样本库的材料将可以让他确定自己的研究是否在正途上。其他的科学家则希望了解猪糖尿病与人类疾病的相似程度。

　　但该生物样本库的最终价值仍取决于其未来的利用程度，这一点并没有保障。例如，尽管已经收集了来自940只小鼠的42种组织，英国剑桥圣格研究院的小鼠生物样本库到目前为止，仅收到50人左右的材料研究申请。“目前对生物样本库价值的认识仍然存在缺陷。”负责圣格研究院小鼠解剖项目的Jacqui White说。

　　Wolf正在计划把他的生物样本库扩展到其他的猪基因模型方面。下一步，他们可能会通过基因工程技术制造杜氏肌营养不良的猪。一只被植入克隆转基因胚胎的母猪现在已经怀孕了。