「萬能豬」是科學家們培育的一種克隆豬，其體內導致豬器官與人血不相容的豬DNA片段已被敲除，因此它們的器官可以移植到人體中。從理論上說，這種器官移植到人身上不會出現排斥反應，如果能夠實現，將為深受供體短缺困擾的人類器官移植帶來全新的希望。
異體器官移植的迫切性
關於器官移植，目前主要有兩個分支：一個是同種異體器官移植，即接受器官移植的受體和供體是同一種類（例如都是人），但他們具有不完全相同的遺傳基因，在他們之間進行器官或組織的移植；另一個是異種器官移植，是指將動物身體的器官，通過基因技術，移植到人體中，並長期有效存活。現在臨床上進行的器官移植手術絕大多數是同種異體器官移植。這種手術受到供體缺乏的限制，造成許多患者的死亡。這是因為目前等待器官移植患者的數量遠遠大於可供移植器官的數量，很多人往往在等待器官移植的過程中死去。
自從1954年第一例腎移植手術後，器官移植手術已成為器官衰竭者的主要救命手術，但供體的短缺嚴重製約了器官移植技術的開展。人類來源的器官供應處於嚴重的「供不應求」狀態，在中國，這個問題更突出。我國每年有100萬～150萬生命垂危的人亟須器官移植，最終能得到供體接受移植的病人不到1萬人。
在其他國家，這個差距也是很大的。全世界需緊急器官移植手術的患者數量與所捐獻人體器官的數量比為20∶1，這個數字還不包括那些靠藥物維持可以等待但又必須接受器官移植手術的患者，因而供體器官的缺口相當大。
為什麼豬是最佳供體對象
一方面供體短缺，另一方面需求量劇增，怎麼才能解決這個矛盾呢？開展異種器官移植是世界公認的解決器官短缺的重要途徑。面對這種困境，科學家們自然而然地想到：既然人的器官不好找，能否用其他動物的器官來替代一下？這的確是一個好主意。
人們首先想到的供體是與人關係最密切的猴、猩猩和狒狒，這些動物與人一樣屬於靈長類動物，它們的器官結構、生理功能和新陳代謝與人非常相似，應該更適合移植到人體，但實際上存在很多問題。
首先，要考慮到移植器官的性能和尺寸。靈長類動物雖然和人類最接近，但大多數成員（例如猴）的體型太小，它們的器官根本無法承擔人體代謝的需要。而猩猩和狒狒等大型類人猿又都是瀕危的稀有動物，是人類保護的動物。同時，靈長類動物的特點是世代間隙長，尤其是猩猩和狒狒，世代間隙長達10年以上，繁殖率低，一胎一仔，飼養成本也較高，很難滿足人類器官移植的需求。最後一點是因為它們與人類是「近親」，存在於它們體內的一些病毒，例如SIV(猴免疫缺陷病毒)、伊波拉病毒很容易傳染給人類，它們的器官移植到人體上發生重組之後甚至會產生更有害的病毒。
既然孫猴子這個「大師兄」指望不上，那就只好煩勞「二師兄」豬八戒犧牲一下了。雖然在分類上，豬是偶蹄目，人是靈長目，相差挺遠，但從體型、食性、代謝水平這些外在指標來看，豬和人類大體接近。豬的一些器官從「性能參數」上看和人類基本處於同一檔次。例如，豬的心臟與人的心臟大小差不多，其管道分布和動力輸出也相類似；人的體溫為36～37℃，豬的體溫也是36～37℃；人的心率為60～100次／分鐘，豬為55～60次／分鐘。
同時，它與人進化距離不遠不近剛剛好，豬組織內的病毒不太會造成人類感染。此外，豬便於定向育種和大規模繁殖，顯然是不錯的潛在移植器官來源。科學家對豬情有獨鍾，到目前為止，在國際上，豬是異種器官移植的最佳選擇對象已成為共識。
一頭豬的器官可廣泛用於人體角膜、皮膚、胰島、關節、肌腱、韌帶、腎臟、心臟、肝臟等器官的移植。在醫學界，植入人體細胞的豬的心臟瓣膜已用在患者身上。美國有科學家已大膽嘗試用野豬的肝臟為肝昏迷的患者過濾肝臟毒素，為他們爭取時間，等待肝臟供體。而豬的韌帶肌腱的移植技術也已經成熟。
需要解決的難題
要培育出用於人體器官移植的「萬能豬」，必須解決以下幾個難題。
1．超急性排斥反應
異體器官移植最大的障礙在哪裡？是超急性排斥反應。人類自身的免疫系統猶如一支軍隊，護衛著身體不受外來細菌和病毒的侵略，也清除體內出現的「非己」成分。移植外來器官的同時，會帶來別的身體細胞，自身免疫系統就會將這些「非己」成分視為侵略者，試圖將其消滅，這就是「免疫排斥」。
豬體內有一種簡稱α—GAL基因，是狒狒與人等靈長類動物所沒有的。當豬器官植入人體後，人體的免疫系統會將這種分子認作外來物而發起攻擊，幾分鐘內即可將移植器官摧毀。科學家曾經試驗過很多方法來解決超急性排斥問題，比如在豬器官移植給猴子的實驗中，試圖先去除供體的α-GAL糖分子，或者通過給猴子做血液透析以去掉它們體內的抗體等。但這些做法的持續時間和效果都十分有限。隨著基因技術的發展，解決排斥反應最根本的辦法，就是用某種辦法「敲除」掉豬的α-GAL基因，再導入人的抗排斥反應基因。
傳統的基因敲除方式步驟複雜，效率也不夠高。目前，採用的最好基因編輯技術是CRISPR/Cas9技術。簡單說就是讓擁有剪切DNA鏈條能力的Cas9內切酶，在導向RNA片段的指引下對特定位置的基因片段進行精確切割，從而人為製造基因的突變甚至失活，之後還能在空缺處加入新的基因片段，人為編輯修改基因序列。該方法操作簡便快捷，成功率也更高，可以說是整個基因工程界的新銳技術。
和克隆羊、克隆猴一樣，「萬能豬」是將去核的卵細胞和經過遺傳修飾的體細胞通過電脈衝融合，這個融合細胞能像受精卵一樣分裂分化，最後再將融合細胞植入代孕母親的體內。經過110多天的孕育，「萬能小豬」就可以出生。這些經過「基因改造」的豬，既可以精確地模擬人類的疾病，也可以作為人類各種器官的供體，造福人類健康。
2.內源性轉錄病毒
在異種移植中，跨物種的生物安全問題也一直引人注意。通常認為，種屬上與人越接近的物種，其所攜帶的病原體就越容易感染人類。
目前的研究確定了26種存在種間交叉感染風險的病原體。其中，最難解決的是消滅豬內源性逆轉錄病毒（PERV）。近些年，這一問題得到了根本性解決：哈佛醫學院遺傳學教授喬治·丘奇團隊利用新的基因編輯技術一次性地敲除了隱藏在豬基因組中的PERV片段，體外實驗驗證病毒的感染率只為原來的千分之一，從而解決了豬內源性逆轉錄病毒感染風險。
3.超潔凈豬舍
「萬能豬」可不能養在普通的豬舍中，它們比人還乾淨。因為這些豬的器官要被移植到人身上，必須避免豬身體上的病毒傳給人，因此對它們的飼養要非常講究。首批克隆出來的豬還不能直接用於臨床，必須再繁殖一代，成為「豬二代」才會用於移植。這些豬從出生到臨床應用，享受的可不是一般的待遇。這些豬寶寶都是剖腹產的，從一出生就馬上和豬媽媽分開，被送到超潔凈的豬舍中，接受人工飼養。豬舍內必須是完全無菌、無病毒的，飼養人員進去之前必須沐浴更衣，還得換上專門的工作服。
這些豬的飲食，比如飼料和水，都是經過無菌、無毒的處理。每頭豬身上都貼有一塊電子晶片，工作人員會對它們進行24小時監控，每隔一段時間，這些豬都要接受檢驗、檢疫。可以說，這些豬比人還乾淨，它們的器官確保無菌。如此高規格的豬舍，建設起來所需要的財力、物力可想而知。一個能夠容納5000～10000頭豬的大型超潔凈豬舍，只建設成本就高達1億美元。現在，這種超潔凈豬舍已經建成，可供養殖「萬能豬」。
4.倫理之爭
人造器官的培育和移植已取得很大突破，但這條路對人類來說依然任重而道遠——除了技術難題，還要面臨著更多倫理問題。
爭議1 器官有記憶，「豬性」會否移植給人
臨床實驗發現，器官移植後會對人的生理和心理都產生影響。年長的人身上移植了年輕人的腎臟，頭髮會變黑；脾氣溫和的人移植了脾氣暴躁的人的心臟後，脾氣也會變暴躁。那麼，假如豬的器官也能記憶，會不會把舊主人的習氣帶給人類？人的性情會出現哪些變化？如果某人在生育前接受了異種器官移植，他的下一代基因中會不會帶有豬的成分？
爭議2 移植豬器官，會是「混合體」嗎
2002年，美國兩位科學家把人類幹細胞植入綿羊的早期胚胎里，結果在生育下來的小羊的血液、肌肉和心臟里，發現了40%的人類特質。當人類幹細胞注入到豬的胚胎時，從四肢到內臟，甚至大腦，豬的全身各個器官都具備了一定比例的人類細胞，那這隻「豬」還能叫作豬嗎？同時，將豬的器官植入人體，人是否成為「豬人」？現在的社會有沒有準備好去接受一個部分是人、部分是豬的生物。
對此，南京醫科大學的戴一凡教授回應說：「歡迎大家參與討論，但個人認為從科學角度出發都不是問題。就像汽車換了發動機，還是原來那個牌子的汽車，本質沒發生變化。如果說人換上豬心臟就成了豬人，那麼體內裝上人工裝置的患者就成機器人了嗎？」
戴一凡團隊
要提到「萬能豬」的培育，戴一凡團隊功不可沒。20世紀90年代末，戴一凡就職於PPL公司的美國分公司，從事克隆技術的研究。克隆羊成功之後，戴一凡團隊就開始了克隆豬的研究工作，目標直指器官移植。
戴一凡團隊用兩年時間培育出了克隆豬，隨後開始研究如何將α-GAL基因敲除掉。在經歷了艱辛摸索和反覆實驗後，2001年底，戴一凡終於帶領課題組採用體細胞基因敲除技術和克隆技術，成功把這一基因所在的DNA片段敲除掉，培育出了以Joy為代表的首批基因敲除豬。之後的動物實驗表明，「超急性排斥反應」不復存在，異種移植最關鍵的難題得以解決，至少從理論上來講，豬器官與人能夠「和諧相處」。這一成果入選了2002年美國《發現》雜誌100項重大科學新聞之一。
戴一凡（左）和趙子建在進行實驗
隨後的幾年間，他又帶領團隊做出了「雙基因敲除豬」，解決了「急性排斥反應」，並在此基礎上，給豬細胞轉入一些人的基因，對它進行了「人源化」修飾和改造，培育出擁有人的「抗排斥基因」的「轉基因敲除豬」，使其逐漸變成一個適用於人體、不會產生免疫排斥反應的「萬能供體」。他們還將「轉基因敲除豬」的皮膚、胰島移植到動物身上進行實驗，均取得了較好的研究結果。異種移植的理論技術研究已相對成熟，一些簡單的器官、組織已能直接在臨床應用。
2010年初，戴一凡帶著國際頂尖的「基因敲除豬器官移植」研究技術和理念回國，落戶南京醫科大學，繼續開展基因敲除豬的異種移植研究工作。同戴一凡一起回國的，還有與他志同道合、總計5人的專家團隊，都是國際上相關領域的知名專家。回國之後，他們迅速在南京醫科大學成立了代謝疾病研究中心，並以此為研究平台，基於原有研究基礎，開始「轉基因敲除豬」更進一步的研究工作。
在回國之前，他們就進行過動物實驗，將「轉基因敲除豬」的胰島植入患糖尿病的猴子體內，不僅沒有出現超急性排斥反應，還使猴子的血糖恢復了正常，猴子健康生活了至少400天。這個結果在世界上是獨一無二的，沒有其他的實驗室能做到。在他研製的GGTA敲除豬基礎上建立的各類基因改造豬的心臟已經能在猴體內存活900多天，腎臟能存活一年左右。
戴一凡和團隊目前主要有兩項工作在同步開展：一項是繼續克隆，在原來研究基礎上加上不同人的抗排斥基因，希望能夠進一步控制或降低排斥反應，使器官與人更加匹配；另一項是自然繁殖已經克隆出來的「轉基因敲除豬」，為下一步的動物實驗備下豐富的器官資源。
同時，隨著研究的進步，他們還開闢了一個新的、更加讓人「匪夷所思」的研究方向，那就是「人源化」的基因改造——以「轉基因敲除豬」做平台培養人需要的特定器官，也就是我們常說的「定製」。這種「定製」是指將人的幹細胞移植到豬的體內，利用豬作為載體，將細胞培養成某個器官，生出下一代豬寶寶之後，便可以優中選優。這一研究能夠得到排斥反應很小甚至基本沒有排斥反應的人體器官，甚至有可能做到「個體化」，也就是病人需要哪個器官，研究人員就用他的幹細胞幫他培育哪個器官，完全符合患者個體化的需求。這是非常理想的一種狀態，如果能夠成功，將是解決排斥反應的一個新方向。
現在已經到了成果轉化的時候了，從科研角度講，這些豬已經達到了臨床應用的要求，它的胰島、角膜、皮膚可以拿來用在人身上。但要真正進入臨床實驗階段，還需要一些時間。無論如何，「轉基因克隆豬」技術依然是人類在醫學路上邁出的巨大一步，未來技術成熟後能夠挽救千千萬萬個苦於沒有器官移植而喪命的病人，為他們帶來生的希望。