轉基因豬是指運用分子生物學技術方法，將人工分離或改造過的基因整合到豬的基因組中，并能穩定的遺傳給后代的生物產物。
轉入的基因可以使豬的某些性狀向人類需要的目標發生轉變，因此在豬的遺傳育種、以及將豬作為藥物評價、疾病模型、特異性藥物生產的生物反應器和組織器官移植的供體等方面具有重要的作用。
1985年，相關研究人士運用顯微注射技術把人生長激素融合基因（MT/h GH）注射入豬的受精卵中，并將受精卵移植入發情母豬，由此獲得了世界上第一頭轉基因豬。
2022年1月，美國一患者接受了轉基因豬心臟移植手術，兩個月后因心力衰竭離世。2023年7月，《柳葉刀》刊登文章揭示了導致世界首例豬心臟移植失敗的原因，研究表明可能有多種原因疊加導致了這位患者離世，而豬心臟可能隱藏的某些病毒，或許是移植失敗的主要原因。
技術概述
轉基因，就是利用工程技術將一種生物的一個或幾個基因轉移到另外一種生物體內，從而讓后一種生物獲得新的性狀。轉基因動物技術是指使用顯微注射或精子介導等相關分子生物學方法將外源基因導入到動物的早期胚胎細胞中，使外源基因能夠在受體細胞的基因組中穩定表達，并培育出可遺傳的動物個體或品系。與傳統的育種技術相比, 轉基因技術不僅克服了物種間固有的生殖隔離, 而且實現了物種間遺傳物質的交換。
基因技術可以使豬的某些性狀向人類需要的目標發生轉變，例如增強生長性能，改善肉質結構，使其更適宜用于藥物評價、疾病模型研究、特異性藥物生產以及組織器官移植的供體等用途。
研究背景
在20世紀20年代至90年代期間，人們一直努力嘗試將狒狒屬等靈長目的心臟、腎臟和肝臟移植到人體，但由于繁殖難題、器官尺寸不匹配、跨物種傳播疾病以及道德考量等問題，這些移植嘗試并未獲得成功。1984年，一位美國外科醫生曾嘗試將一顆狒狒心臟移植到一名嬰兒身上，然而這位嬰兒僅存活了20天。
從性能參數來看，豬共有38條染色體，其中包含18對常染色體及X、Y性染色體。研究表明，豬的全基因組包含約30億個核苷酸堿基對，和人類的基因組大小接近，并且與人類基因組有眾多的保守同源區域。此外，豬與人類的體溫均為36℃-37℃，心臟大小、管道分布和動力輸出，甚至心率（人的心率為60-100 次/分鐘，豬為55-60次/分鐘）都相類似。
國際科學界普遍認為，選用豬的器官進行異種器官移植的可操作性更強，并從20世紀90年代開始研究豬的異種器官移植。首先，豬的器官組織結構、生理功能和大小與人體器官相近。豬的心臟大血管在解剖學和生理學指標上與人類臟器匹配度最接近；其次豬作為家畜和人類長期共存，攜帶嚴重危害人類的微生物的概率相對較小；三是豬的繁殖力很強，一旦解決相關生物醫學問題，可以實現規模化、批量化、無限量供應這些要求。
主要研究
1985年，相關研究人士運用顯微注射技術把人生長激素融合基因（MT/h GH）注射入豬的受精卵中，并將受精卵移植入發情母豬，由此獲得了世界上第一頭轉基因豬。
1989年，Prather等以體內來源的M II期豬卵母細胞為受體胞質，以豬四細胞期胚胎卵裂球作為供體核進行移植，共移植88枚核移植胚胎到發情母豬，最后獲得了一頭克隆豬。
1992年，魏慶信等以湖北白豬為實驗材料，采用顯微注射和豬精子做載體兩種方法導入OMT / PGH基因，獲得了首批轉生長激素的轉基因豬。
2001年，Golovan等將植酸酶轉入了約克豬的唾液腺中，獲得了植酸酶轉基因豬。這種轉基因豬能自行生成肌醇六磷酸酶，使得糞便中磷的含量大大降低，有效減少對環境的磷污染。
2002年，Lai等將綠色熒光蛋白（EGFP）基因轉入胎兒成纖維細胞中，并通過體細胞核移植的方法，獲得了EGFP轉基因豬。
2003年， 鄭新民等采用顯微注射法，把含有豬血清白蛋白側翼序列的微小人血清白蛋白基因導入豬的基因組中， 生產出轉人血清白蛋白（HSA）的基因豬。
2006年，Hao等通過體細胞核移植的方法，獲得了2頭帶有e NOS（內皮型一氧化氮合酶）基因的轉基因克隆豬，為人們研究在肌肉代謝和心肺系統中e NOS的功能提供了實驗模型。
2008年，劉忠華等對脂質體轉染豬胎兒成纖維細胞的技術程序進行篩選，以EGFP基因轉染后的陽性細胞作為體細胞核移植的核供體，以體外成熟卵母細胞為核受體，通過胚胎移植手術，獲得了中國首例EGFP轉基因克隆豬。
2009年，Ramsoondar等通過RNAi技術的方法， 獲得了敲除豬內源性逆轉錄病毒（ PERV） 的轉基因豬， 消除了在異種器官移植時PERV感染人的危險。
2011年，Sommer等通過原核生物注射和體細胞核移植的方法，獲得了ELOVL4基因的轉基因豬，用以研究視網膜黃斑變性和STGD-3（ III型斯塔加特樣黃斑變性） 的發病機理。
2013年，樊娜娜等將DOX誘導型慢病毒載體系統誘導的豬誘導性多能干細胞（pi PSCs），在體外進行自發分化培養，待外源基因基本沉默后進行核移植，獲得了首例pi PSC克隆豬。
2023年，Miles等構建了一個標記20SCaspase-3體的核心亞基 α-1型（PSMA1）的EGFP，PSMA1-EGFP與功能性精子蛋白酶成功融合，再通過體外受精的方法，最后獲得了攜帶綠色熒光蛋白酶的轉基因豬。
技術方法
獲得轉基因豬的技術主要有原核生物注射法、精子介導法、逆轉錄病毒感染法和體細胞核移植法。
原核注射法
最早建立的轉基因豬技術是參照小鼠的原核注射法。但豬的受精卵看不到原核，這就必須有一種技術使原核顯現出來。有研究人員對豬受精卵進行離心處理，使卵黃顆粒沉降到卵的一側，便可將原核顯現出來，之后人們便延用了這種離心的辦法，對豬的受精卵進行原核注射。
精子介導法
精子介導法包括體外轉染和體內轉染兩種主要方法：1、體外轉染：通過將采集的精子在體外與脫氧核糖核酸結合，并運用人工授精、輸卵管輸精、體外受精或胞質內精子注射（ICSI）等方法獲得轉基因動物。體外轉染技術可采用外源精子與DNA直接孵育法、脂質體封裝法和電穿孔導入法等。2、體內轉染：即將外源DNA直接注射到動物的輸精管或曲細精管內，使其在動物體內與外源DNA結合，從而獲得轉基因動物。體內轉染方法包括輸精管注射和曲細精管注射兩種途徑。
逆轉錄病毒感染法
以逆轉錄病毒為載體創建轉基因生物，其優勢在于高感染率、廣泛宿主范圍、外源基因單拷貝整合以及易操作性。然而，這種方法存在潛在的安全風險，同時受到逆轉錄病毒的制約，難以將大片段的脫氧核糖核酸導入宿主基因組。
體細胞核移植法
1997年，英國Roshilin研究所的Wilmut等學者成功地克隆了世界上首例通過體細胞核移植獲得的后代，為轉基因動物研究提供了新的途徑。將基因打靶技術與體細胞核移植技術相融合，能夠有效地實現基因的定點整合。
應用領域
動物基因工程育種
動物基因工程育種（動物界 genetic engineering）是利用現代轉基因技術，將外源基因導入動物基因組，組成一個新的基因，使其在動物體內整合并表達，從而培育出新的遺傳特性的轉基因動物。這種技術的優點在于能夠快速培育出傳統方法難以實現或不能實現的動物品種，同時解決了物種間雜交不育的生殖隔離問題，提高了選擇效率，加速了動物改良的進程，能夠提高動物生產性能、改良動物經濟性狀等。2017年，華中農業大學通過轉基因豬模型超表達PGC1α基因，證實了肌纖維類型的轉變，由酵解型肌纖維轉化為氧化型肌纖維，為后續的肉質改良工作打下基礎。
動物生物反應器
動物生物反應器（動物界 bioreactors）是一種利用轉基因活體動物的器官或組織，高效表達某種外源蛋白，并進行工業化生產功能蛋白的技術。截至2015年，全球已有美國、英國、荷蘭等幾十家公司利用轉基因動物生物反應器進行醫用蛋白的生產，包括hFVIII、抗凝血酶III、β-乳球蛋白、紅細胞生成素等。這種技術為大規模生產重要的生物藥物提供了一種有效的方法，數十種昂貴的、自然資源十分缺乏的藥用蛋白質以及應用于預防人類和家畜傳染病的抗原蛋白在轉基因豬的乳腺和血液中得到表達。
人類疾病動物模型
轉基因豬作為生物醫學研究中的重要工具，可以用于人類疾病模型的建立與研究。通過轉基因技術的應用，研究人員可以在豬的基因組中整合或修改特定基因，從而使豬表現出類似于人類疾病的特征。例如2010年，Yang等研究團隊與李曉江研究團隊合作，運用體細胞轉基因技術和體細胞核移植技術，獲得了6頭亨丁頓舞蹈癥轉基因豬。在這項研究中，首次在轉基因豬的大腦中發現了類似于人類亨廷頓舞蹈癥患者腦中的神經細胞凋亡現象，這一研究成果對于深入研究亨廷頓舞蹈癥的病理發生機制以及開發治療藥物具有重要意義。2016年，中國科學院使用單堿基基因編輯技術，僅僅只改變一個堿基，便獲得了只分泌人胰島素的克隆豬，提取的胰島素完全為人胰島素，而不含豬胰島素。
異種器官移植供體
豬因其器官與人類形狀、體積和遺傳物質相似，并且具有迅速的生長和繁殖能力，因此成為理想的器官移植供體。然而，異種器官移植目前主要面臨免疫排斥等問題。通過轉基因技術對豬進行遺傳改造，有望解決這些問題。
相關事件
2022年1月，57歲的晚期心臟病患者大衛·貝內特成為人類歷史上首位接受豬心臟移植手術的患者，他移植了一顆經過基因編輯的轉基因豬心臟。這只供體豬的基因組中，共有10處基因經過編輯：研究者敲除了3個會迅速引起器官排斥的基因；添加了6個來自人類基因組，用于提升豬心臟對人體免疫系統的耐受性；此外，還敲除了一個調控生長的基因，避免豬心臟在植入人體后繼續長大。
在手術2個月后，哈維·貝內特突然因心力衰竭于馬里蘭大學醫學中心離世，當時并未公布死亡原因。
2023年7月，一項發表在著名醫學雜志《柳葉刀》上的研究揭示了一些導致豬心臟移植失敗的原因，研究表明可能有多種原因疊加導致了這位美國患者的心力衰竭：首先，患者身體條件太差，他的器官可能更容易受到免疫系統產生的抗體的排斥；其次，患者在移植后靜脈注射了免疫球蛋白，也可能引發對豬心的免疫激活反應；最后，異種移植的豬心臟中可能存在一些潛伏病毒，在患者減少抗病毒治療方案后，病毒可能被激活，可能引發了導致細胞損傷的炎癥反應。
據世界上首例心肺肝移植手術的先驅英國移植外科醫生約翰·沃爾沃克教授介紹，豬心不必像人的心臟一樣好，也能挽救大量生命，因為許多患者死于等待移植。他說，給1000人植入豬心，這些人能有70%的生存機會。而植入人類心臟，雖然有85%的生存機會，但只夠救100個人。
華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院教授、器官移植專家陳忠華表示：“手術克服了核心的技術難題，對醫學界來說是一個劃時代的進步。”他指出，手術后72小時，患者克服了超急性排斥反應，已符合超急排的試驗設計標準。
參考資料 >
異種器官移植還有希望嗎.百家號.2023-08-05
上游科考室 | 人類異種移植豬心臟預計兩年后投入應用.上游新聞.2023-08-09
問答|什么是轉基因?.中華人民共和國農業農村部.2023-08-05
轉基因豬的第一批器官已被植入人體，豬腎、豬心會是器官移植的未來嗎?.揚子晚報.2023-08-05