首先取出的是一個腎臟:在洗凈血液后,它原來的暗紅色變為米灰色。緊接著,糾纏在內部臟腑中很難取出的胰臟被迅速送到干冰中儲藏。速度至關重要,因為生命結束后,身體器官會迅速衰退,且尸體解剖過程中的每個細節也極為重要。這些珍貴的器官來自于種豬1339號,它曾在德國一所大學的農場中度過3年半的正常生活,盡管它出生時便患有糖尿病。今年3月初,這頭豬被宰殺,其身體各部分被用于科學研究,這是日益增多的讓研究用的每個動物科學利益最大化的案例之一。
來自這頭體重達226公斤的種豬的數千件微小的組織和液體樣本現存放在德國慕尼黑MIDY-PIG生物樣本庫——全球首個儲藏著來自于大型、經基因工程處理的非人類動物的系統貯藏室。這個生物樣本庫是慕尼黑路德維希馬克西米利安大學(LMU)的一部分,用于存放取自不同年齡段豬的全身器官組織。其設計目的是為了幫助研究人員發現糖尿病長期并發癥中涉及到的分子與機制,包括小血管和神經異變、心臟與腎臟疾病以及失明等。這些疾病在人類一生中均有可能發生,但相關了解卻甚少。“人類與豬的相似程度比我們想象的更大,因此這些資源的價值將極為珍貴。”英國牛津大學糖尿病研究人員Patrik Rorsman說。全世界任何地方的研究人員都可以免費獲取這些研究樣本,僅須支付郵資。由于減少科研使用動物數量的壓力日益增大,生物樣本庫成為一個吸引人的方法,因為它們可以讓研究團隊研究同一只動物的不同器官以及疾病的不同方面。“生物樣本庫意味著,這只動物的任何一個部分都沒有浪費。” LMU建設該生物樣本庫的遺傳學家與高級獸醫Eckhard Wolf說。目前,世界上建立的動物生物樣本庫寥寥無幾,其中多數為老鼠樣本庫。豬的養殖雖然成本高,但是價值也更大,因為它們體形較大,并且在生理機能與新陳代謝方面與人類更相似。為了建立這個豬生物樣本庫,科學家利用基因工程技術和克隆技術制造了MIDY基因損壞的豬,這意味著它們需要每天注射胰島素。然后,這些豬與健康豬被放在一起飼養,二代豬幼崽中平均一半患有糖尿病,而其余的一半則是健康豬,因此可以用于對照實驗。種豬1339號是該生物樣本庫的第12個樣本動物,當抵達位于樹木茂盛的慕尼黑市郊擁有101年歷史的獸醫學院寬敞的解剖室時,它已經被施了麻藥。等待它的是一個由25名獸醫和技術人員組成的團隊,他們穿著長袍,戴著面罩,在并排放著的解剖桌前嚴陣以待。一臺提升機拉起這頭豬的后腿,病理學家給其體內注射致死麻藥。接下來,該團隊以敏捷、精準的編排,用小刀、剁刀、錘子、鉗子等工具開始工作。他們拿走器官、肌肉、神經以及其他組織,隨即把摘出的組織遞送到旁邊的桌子上,在那里等候的解剖人員開始其復雜的樣本制作程序,他們嚴格遵循多達80頁的操作準則。“我們不希望在完成了一項極其復雜的樣本制作后才發現,先前忘了給肝臟稱重。”LMU一位首席病理學家Andreas Blutke說。在此過程中,剁、劈、砍、刺發出的聲音極大;但工作人員的專注讓這種背景噪音變成了無聲的低語。整個過程僅花費了2小時15分鐘。
由于任何一個組織細胞的大小、形狀及排序都不相同,且排列并不均衡,該團隊利用不同的方法制成大量的樣本,以確保整個器官得到充分代表。這一系統非常復雜,研究人員對其確切的細胞種類進行了三維解剖性重建。至關重要的是,研究人員分解了每個樣本,并對不同的部分采用了不同的保存方式,使每個部分都可以以最優方式被用于結構或分子分析。這可以讓兩種分析均采用同一個樣本完成。“我想這是唯一一種用同一個樣本既可以作分子表達研究,同時又可以作細胞解剖學研究的服務。”Wolf說。Rorsman一聽說這個生物樣本庫,立刻就看到了它的益處。他推測,糖尿病長期并發癥是由若干種不同組織細胞中的特殊分子的變異導致的,他表示,生物樣本庫的材料將可以讓他確定自己的研究是否在正途上。其他的科學家則希望了解豬糖尿病與人類疾病的相似程度。
但該生物樣本庫的最終價值仍取決于其未來的利用程度,這一點并沒有保障。例如,盡管已經收集了來自940只小鼠的42種組織,英國劍橋圣格研究院的小鼠生物樣本庫到目前為止,僅收到50人左右的材料研究申請。“目前對生物樣本庫價值的認識仍然存在缺陷。”負責圣格研究院小鼠解剖項目的Jacqui White說。Wolf正在計劃把他的生物樣本庫擴展到其他的豬基因模型方面。下一步,他們可能會通過基因工程技術制造杜氏肌營養不良的豬。一只被植入克隆轉基因胚胎的母豬現在已經懷孕了。