2014年初，當(dāng)Charles Konsitzke先生和Dhanu Shanmuganayagam教授第一次見面時(shí)，他們都沒有意識(shí)到會(huì)發(fā)展出后面一系列的事情。那只是威斯康星大學(xué)麥迪遜分校（University of Wisconsin-Madison）的一個(gè)活動(dòng)。

Konsitzke先生是威斯康星大學(xué)生物技術(shù)中心的管理員。Shanmuganayagam教授經(jīng)營一家小型養(yǎng)豬廠，專門培育一種經(jīng)過基因工程改造的小豬，攜帶人類遺傳疾病的突變?？茖W(xué)家可以通過研究迷你豬，以更好地了解某些疾病。

“我有一個(gè)項(xiàng)目給你，”Konsitzke先生說。

Konsitzke先生的兒子Mason現(xiàn)在7歲，他出生時(shí)臀部有個(gè)褐色的小胎記。許多孩子都會(huì)有那么一兩個(gè)，所以起初Konsitzke先生認(rèn)為它們很可愛。但是謹(jǐn)慎的他還是做了一些研究，竟然發(fā)現(xiàn)這種斑點(diǎn)是一種不可治愈的遺傳性疾病——神經(jīng)纖維瘤病1型（NF-1）的常見癥狀。在Mason一歲生日那天，一位兒科醫(yī)生證實(shí)了這個(gè)診斷。

▲Mason Konsitzke（圖片來源：威斯康星大學(xué)麥迪遜分校）

NF-1是一種復(fù)雜的疾病，伴隨著許多可能的癥狀，斑點(diǎn)是其中最輕的一種。患者可能發(fā)展出學(xué)習(xí)障礙，Mason就是這樣。其他人則會(huì)出現(xiàn)骨骼和心臟問題。最常見的情況是，患者的皮膚和神經(jīng)會(huì)長(zhǎng)出腫瘤。Mason的臉上已經(jīng)長(zhǎng)了一個(gè)。這些腫瘤通常是良性的，但即使如此，仍然可能導(dǎo)致毀容。Konsitzke先生說：“它會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，如果空間不足，（腫瘤）會(huì)使他的臉部向外變形。

Konsitzke先生不是科學(xué)家出身，但是他與科學(xué)界有著緊密的聯(lián)系。Mason診斷出來后，他就開始搜尋關(guān)于NF-1的所有研究。他特別想知道瓶頸在哪里。如果只做一件事，能最有效地加速他兒子這種病的科學(xué)研究，這件事應(yīng)該是什么？他最常聽到的答案是：找到更好的動(dòng)物進(jìn)行試驗(yàn)。

在研究某種疾病時(shí)，科學(xué)家通常會(huì)使用老鼠和斑馬魚這樣的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。使用這些所謂的模式生物，可以研究基因突變?nèi)绾我l(fā)疾病，找到和測(cè)試可能的治療方法。但一般的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不適合研究NF-1。因?yàn)樗鼈凅w型太小，致病突變?cè)谶@些動(dòng)物體內(nèi)通常不會(huì)以同樣的方式起作用。例如，小鼠研究表明，一種名為lovastatin的藥物可能有助于解決NF-1導(dǎo)致的學(xué)習(xí)和注意力問題。但是在一項(xiàng)大型的臨床試驗(yàn)中，當(dāng)把這種藥物實(shí)際用到兒童身上進(jìn)行測(cè)試時(shí)，它一點(diǎn)用都沒有。

Konsitzke先生認(rèn)識(shí)到，為了更好地理解NF-1，需要一種在體型和生物學(xué)上都接近人類的物種，而且培育和研究這種動(dòng)物相對(duì)比較容易。最終答案就是——豬。威斯康星大學(xué)神經(jīng)纖維瘤病診所的Neha Patel醫(yī)生說：“豬可以精確模擬人類。NF-1患者會(huì)有不同程度的認(rèn)知缺陷，從嚴(yán)重的學(xué)習(xí)問題到微小的異常。如果用老鼠來研究，只能得到粗略的發(fā)現(xiàn)。但豬是智力動(dòng)物?！?/span>

這就是為什么在那次活動(dòng)上的第一次碰面，Konsitzke先生就很興奮能遇見Shanmuganayagam教授。這是一位同時(shí)具備豬養(yǎng)殖，工程化和科研背景的人。這就是他需要的為NF-1研究提供幫助的人！

Shanmuganayagam教授熱衷于迎接新的挑戰(zhàn)。“我知道很多種疾病，”他說：“但是當(dāng)Chuck告訴我（關(guān)于NF-1）時(shí)，我不知道這是什么病。我不敢相信我不知道，因?yàn)樗皇悄敲春币姟！钡拇_，每2500個(gè)嬰兒中至少有一名NF-1患者，比囊性纖維化等著名遺傳病更常見。而這個(gè)數(shù)字可能還被低估了，因?yàn)楹芏嗲闆r下患者不會(huì)出現(xiàn)明顯的癥狀。Patel醫(yī)生說：“對(duì)疾病認(rèn)識(shí)不足，會(huì)使孩子們得不到最好的照顧?！彼?jīng)常會(huì)遇到一些父母，他們的孩子明顯符合所有的臨床標(biāo)準(zhǔn)，但是十多年來一直沒有被診斷出來。

疾病案例很少，部分原因是這種疾病的癥狀很特殊。Konsitzke先生說，NF-1患者往往“被密切保護(hù)”?！叭藗兛床灰娝麄?，也聽不到他們說話，所以這種疾病沒有聲音?！?2013年，F(xiàn)rancis教皇擁抱的那個(gè)臉上布滿了不斷生長(zhǎng)的腫瘤的人就患有NF-1。Konsitzke先生說：“我們的神經(jīng)腫瘤醫(yī)生告訴我們現(xiàn)在要給Mason拍照，準(zhǔn)備好接受他的臉發(fā)生變化?！?/span>

由于各種原因，NF-1在科學(xué)界也很低調(diào)。這是由一個(gè)名為神經(jīng)纖維蛋白1（neurofibromin 1）基因突變引起的（簡(jiǎn)稱NF1），它很大，高度可變，因此很難研究。Konsitzke先生說：“人們害怕研究該領(lǐng)域。這個(gè)基因有4，000多種變異，每一種變異都會(huì)輕微改變NF-1的癥狀。

但是，豬可以幫忙。Konsitzke先生和Shanmuganayagam教授不只是計(jì)劃開發(fā)能模擬NF-1癥狀的豬。他們想要使用稱為CRISPR的革命性基因編輯技術(shù)來創(chuàng)建具有特定個(gè)體突變的豬。每個(gè)NF-1的患兒都會(huì)得到他們自己的個(gè)體化的小豬，小豬的NF1基因版本與患兒的一致。因?yàn)樾∝i比人類長(zhǎng)得更快，所以它們可以替代患兒接受監(jiān)控，預(yù)測(cè)病情會(huì)如何進(jìn)展。

豬也可以用來測(cè)試可能的治療方案。目前，NF-1患者“把自己當(dāng)成豚鼠在實(shí)驗(yàn)”，Konsitze先生說?！靶枰嗄甑臏y(cè)試，接受很多副作用才能找到有用的藥物。我的兒子正在吃四種不同的藥物?！睋碛心軌蚍从硞€(gè)體狀況的迷你豬可以更快地找到最佳治療藥物。Konsitze先生認(rèn)為，節(jié)省下來的錢可以彌補(bǔ)創(chuàng)造定制基因豬的成本。

2014年，Shanmuganayagam教授和他的同事開始嘗試制造基因編輯的豬。（另外有兩家公司同時(shí)也在開發(fā)NF-1豬模型：位于明尼蘇達(dá)州圣保羅的Recombinetics；位于愛荷華州的Exemplar Genetics）。

因?yàn)镾hanmuganayagam教授的背景是植物學(xué)，所以他的一位同事Jennifer Meudt博士領(lǐng)導(dǎo)了基因編輯的工作。

最簡(jiǎn)單的方法是從屠宰場(chǎng)獲得豬胚胎，在實(shí)驗(yàn)室培育，進(jìn)行必要的基因編輯，然后將它們注射到母豬體內(nèi)。但是威斯康星大學(xué)的養(yǎng)豬設(shè)施是無菌的，所以研究團(tuán)隊(duì)不能在這里將商業(yè)來源的胚胎移植到母豬身上。相反，他們必須人工授精母豬，收集胚胎，注射CRISPR成分，并把它們放回其他豬體內(nèi)。

豬的胚胎很難處理，因?yàn)樗鼈儾幌衿渌S多動(dòng)物的胚胎是半透明的。Meudt博士說：“它們看起來像黑色的小球，這使得它更難注入。還有物流的復(fù)雜性。”Meudt博士必須在距離豬場(chǎng)30分鐘的房間內(nèi)進(jìn)行CRISPR注射，所以動(dòng)物必須來回穿梭。從頭到尾，制作一個(gè)胚胎的過程從早晨4點(diǎn)開始，到晚上10點(diǎn)左右結(jié)束。

2016年11月，該研究小組于培育出第一只基因編輯的小豬，攜帶了一組在已發(fā)表的研究中報(bào)道的NF-1突變。從那以后，他們又培育了另外三只小豬，每只都攜帶不同的基因突變。所有這些突變是個(gè)人體化的——與某個(gè)NF-1患者的變異基因一致，但是是匿名的。

下一步，研究人員希望培育出可公開的個(gè)體化小豬——該研究正在審批階段。Shanmuganayagam教授說：“出于道德原因，我們還無法取得快速進(jìn)展。例如，如果一只個(gè)體化小豬開始出現(xiàn)某種疾病癥狀，而它們對(duì)應(yīng)的患兒卻沒有癥狀，那么應(yīng)該如何將這些信息告訴他們的家人？患兒家庭是否應(yīng)該知道哪只豬是他們的？“我們正試圖解決這個(gè)問題，”Shanmuganayagam教授說：“我們可能會(huì)設(shè)盲，豬對(duì)應(yīng)的患兒信息過了規(guī)定時(shí)間才能公開?！? (生物谷世聯(lián)博研Bioexcellence）