全球首例！基因编辑猪心移植到人体

美国马里兰大学医学院10日发表声明说，医学专家将经基因改造的猪的心脏移植入一名美国心脏病人体内，属全球首例。这是世界首例转基因异种心脏移植手术。目前患者状况良好，但仍处于观察期。医生将在数周后评估这次移植是否成功。

人体排异反应通常是异种器官移植中的难题，为何本次猪心脏移植手术能取得较大进展？背后又经历了哪些科技突破？

右为接受移植的患者，左为主刀医师（图片来源：University of Maryland Medical Center）

1月7日，马里兰大学医学院的医生们首次将一颗经过基因编辑的猪心移植到一名病人体内。图片来源：https://phys.org/

如何将猪心脏移植给人？

男子名叫大卫·本内特（David Bennett），患有心力衰竭，病情已进入终末期，不靠机器就无法维持正常的心肺功能。手术前一天，贝内特说：“要么死去，要么接受猪心脏移植手术。我想活下去，我知道这是死马当活马医，但这是我最后的选择。”

从术后情况看，基因编辑猪心脏移植没有让人体立即产生排斥反应。而接下来的几周依然十分关键，医生会严密监测这颗移植心脏的活动。假如基因编辑猪心脏能在人体内正常工作，这台手术可能会成为一座里程碑。

猪的许多器官与人类器官高度相似，但异种移植存在一个巨大的障碍：人体免疫系统可能对外来的组织或者器官产生排斥反应，甚至带来致命的后果。

科学家之所以要对猪进行基因改造，主要就是为了抑制这些排斥反应，避免患者的免疫系统去攻击来自猪的心脏。

去年10月，美国纽约大学朗格尼健康中心罗伯特·蒙哥马利博士领导的团队，成功将一个经过基因编辑的猪肾脏移植到一名有肾功能障碍的脑死亡患者体内——其家人在她即将脱离生命支持系统之前同意了这项实验。据报道，猪肾脏“几乎立刻”开始产生尿液和排泄废物肌酐，这是肾脏功能良好的标志。初次实验在54小时后即终止，在此期间，肾脏未表现出与排斥反应有关的宏观特性。

虽然，异种器官移植技术还没有获得许可投入适用，但美国食品和药品管理局（FDA）有“同情使用”（compassionate use）条款，当患者面临严重或危及生命的医疗状况，且仅有实验性疗法这一种选择的时候，就适用这项条款。本内特在新年前夕拿到FDA的特别许可，这才有机会接受移植。

手术进行中。图片来源：https://phys.org/

马里兰大学动物—人移植项目科学负责人穆罕默德·莫希丁博士说：“如果最新研究最后被证明确实奏效，将为患者源源不断地提供可供移植的器官。”

为何用动物器官救人命？

此前，我们所熟悉的器官移植，通常是同种异体移植：将人类捐献者的器官移植到有需要的人身上。但就像开头提到的那样，这种做法有个很大的问题：器官短缺。根据世界卫生组织（WHO）的数据，每年全球只有不到10%的器官移植需求能得到满足。在美国，平均每天就有10人因为等不到合适的移植器官而死去；而在我国，有30万人在苦苦等待合适的器官，但每年只有约16000个器官能够被成功移植。

正是由于这样巨大的供需不平衡，异种移植体现出了巨大的价值。异种移植指的是将非人类的动物的活细胞、组织或器官移植或灌注到人体内。由于动物可以批量养殖，异种移植的供体来源将极大地拓展。

实际上，这种听起来很先进的医疗方法，在几百年前就已经有人尝试了。1667年，法国医生让-巴蒂斯特·丹尼斯（Jean-Baptiste Denis）将羔羊血输入一名15岁少年体内，治好了他的高烧。这也是有记载的最早的给人输血的案例。

17世纪的输血示意图（图片来源：Chirurgia infusoria, placidis cl. virorum dubiis impugnata [with text of their letters], cum modesta, ad eadem, responsione. [Pt. I] / [Johann Daniel Major].）

到了20世纪，人们开始尝试进行异种的器官移植，包括肾脏、心脏、肝脏等。不过，最开始人们青睐的是灵长类动物，如黑猩猩、狒狒等，因为它们与人的亲缘关系比较近。

但是人们逐渐发现，看上去最适合的灵长类动物，用作人类器官移植的供体有诸多的缺陷。1984年，美国一名叫斯蒂芬妮·费·比尤克莱尔（Stephanie Fae Beauclair）的女婴由于患有左心发育不全综合征，接受了一个来自狒狒的心脏，成为了第一个接受异种器官移植的婴儿。但仅过了21天，她就因为免疫排斥而去世。

这一事件给异种移植泼了一盆冷水，这名女婴也成为了著名的“费宝宝”（Baby Fae）。除了依旧存在的排斥反应，非人灵长类作为供体还存在其他问题：容易引发伦理争议，跨物种传播病原体的风险很高，饲养和繁育困难，器官大小不匹配，等等。

从上世纪90年代起，研究者逐渐将目光转向了我们更为熟悉的一种动物——猪。猪具有产仔量大、成熟快、体型大小和生理特性与人较为接近、跨物种传播病原体风险较低等一系列优点，这使得它们在实际应用中价值更高。

图片来源：Pixabay

其实早在1838年，美国医生理查德·夏普·基萨姆（Richard Sharp Kissam）就为一位爱尔兰人进行了历史上首次人体异种角膜移植，而供体正是猪。移植这些非细胞结构不会引起人体的免疫反应，如今异种角膜、心脏瓣膜等也已在临床中应用。

这次接受猪心脏移植的本内特，也在10年前用上了猪的心脏瓣膜。

移植手术取得新突破

据马里兰大学医学中心介绍，移植手术中使用的猪已经过基因改造——其中研究人员将猪体内3个会引起人类对猪器官产生排异反应的基因“敲除”；另有1个特定的基因被“敲除”，以预防移植入人体的猪心脏组织过度成长。

此外，研究人员将6个相关的人类基因嵌入猪的基因组，以使其器官更易被人体免疫系统接受。同时，手术团队还使用了抗排异药物，旨在抑制人体免疫系统，防止器官排异反应。

该中心表示，这项移植手术首次展示了一个经过基因改造的动物心脏移植入人体后，能像人的心脏一样发挥作用，并且身体不会马上对这个动物心脏产生排异反应。在接下来的一段时间里，团队还将继续观察患者，以确定异种器官移植技术是否能持续发挥作用，挽救生命。

研究人员称，虽然目前还不知道这项手术是否真的有效，但它标志着科学家们朝利用动物器官拯救人的生命迈出了重要一步，数十年来科学家一直在朝这方面努力。

异种动物器官替代人体器官的全新器官移植时代真的要到来了吗？这仍然需要科学家们不断地探索。

参考链接：https://www.umms.org/ummc/news/2022/first-successful-transplant-of-porcine-heart-into-adult-human-heart

https://nyulangone.org/news/progress-xenotransplantation-opens-door-new-supply-critically-needed-organs

https://nyulangone.org/news/nyu-langone-health-performs-second-successful-xenotransplantation-surgery

https://www.fda.gov/vaccines-blood-biologics/xenotransplantation

https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/xenotransplantation

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2019.03060/full

https://en.wikipedia.org/wiki/Baby_Fae

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2173507717300297

https://jamanetwork.com/journals/jamaophthalmology/article-abstract/627415

综合来源：新华网、科技日报、环球科学、齐鲁晚报等