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重磅！世界首例豬腎臟移植人體手術(shù)成功！目前無(wú)排斥反應

2021-10-23 00:00 閱讀：13772 來(lái)源：中洪博元醫學(xué)實(shí)驗幫 作者：愛(ài)愛(ài)醫小編 責任編輯：愛(ài)愛(ài)醫小編
[導讀] 器官移植的里程碑！
二十多年以來(lái)，科學(xué)家們一直在積極探索將豬的心臟、腎臟、肺臟等器官移植到病人體內的可能性，以緩解器官供體嚴重不足；一些大公司也紛紛加入異源器官移植研究領(lǐng)域，期望能在商業(yè)化應用方面占得先機。
 
但是一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題未能得到解決，導致異源器官移植研究陷入困境，其中面臨的最大挑戰就是如何解決異源器官移植后人體免疫系統幾乎必然會(huì )發(fā)生的超急性排異問(wèn)題。
 
早在100多年前，就有人嘗試將豬的器官直接移植到病人體內，但均以失敗告終。原來(lái)人體與其它動(dòng)物一樣，在漫長(cháng)的進(jìn)化過(guò)程中，形成了一套識別和清除外來(lái)組織器官的保護機制，即免疫排斥。
 
一旦有外來(lái)組織器官進(jìn)入，動(dòng)物體就會(huì )啟動(dòng)免疫排斥反應，識別出外來(lái)的細胞、組織或器官，并啟動(dòng)清除程序，嚴重時(shí)，幾分鐘或數小時(shí)內就會(huì )讓外來(lái)組織器官失活壞死，即超急性排斥反應，是異源器官移植面臨的最主要障礙之一。

圖源：百度百科（ 超急性排斥反應）
 
不過(guò)，伴隨著(zhù)基因編輯技術(shù)的發(fā)展，這一問(wèn)題已經(jīng)展現出了重大的突破。
 
基因編輯攻克超急性排異反應
近日，美國研究人員成功嘗試了首例將豬腎植入人體的器官移植手術(shù)。一名腦死亡的腎病患者在紐約大學(xué)朗格尼醫學(xué)中心（NYU Langone Health）被植入豬腎后，其人體免疫系統三天內未出現所謂的超急性排異反應，該例手術(shù)也為將來(lái)潛在的人體動(dòng)物器官移植帶來(lái)希望，有望解決目前的供體短缺問(wèn)題。
 
圖源：第一財經(jīng)
 
據路透社19日報道，紐約大學(xué)蘭貢醫療中心（NYU Langone Health）上月實(shí)施了手術(shù)?；颊咭呀?jīng)腦死亡，出現腎功能不全跡象。征得患者家屬同意后，醫生把一個(gè)豬腎連接到患者的一對大血管上，豬腎留在患者體外，用于觀(guān)察手術(shù)效果。
 
主刀醫生羅伯特·蒙哥馬利（Robert Montgomery）說(shuō)，由于移植豬腎經(jīng)過(guò)基因改造，手術(shù)沒(méi)有立即引起排異反應。與患者血管相連后，豬腎正常發(fā)揮過(guò)濾廢物、產(chǎn)生尿液的作用，排尿水平與移植人類(lèi)腎臟相當。患者手術(shù)前肌酐水平異常，在移植后恢復正常。肌酐水平是衡量腎功能是否健全的指標之一。
 
他說(shuō)，豬細胞中一種名為alpha-gal的糖分子會(huì )引起人體排異反應，而這次手術(shù)的“腎源”是一頭經(jīng)基因改造、去除這種糖分子的豬，因此患者沒(méi)有出現排異反應。移植手術(shù)后3天，患者生命支持設備按預定日期去除。


 
手術(shù)獲得了患者家屬的同意，并在獲得家屬同意前征詢(xún)了倫理和法律人士的意見(jiàn)。而開(kāi)發(fā)這種被稱(chēng)為“GalSafe”去半乳糖基因編輯豬的公司United Therapeutics，已于去年12月獲得美國FDA的批準，用于開(kāi)發(fā)潛在的人體療法。
 
蒙哥馬利醫生表示，首例豬腎移植人體手術(shù)的成功將為腎功能衰竭晚期患者人體試驗鋪平道路，最快有望于未來(lái)1-2年開(kāi)展人體試驗。這些動(dòng)物器官可以為正在等待人體器官供體的重癥患者提供短期的生命過(guò)渡支持。
 
他還表示，由于最新的試驗僅觀(guān)察了腎臟在人體內留存三天的情況，因此未來(lái)更大規模的人體試驗中可能會(huì )發(fā)現新的問(wèn)題，并對技術(shù)提出新的挑戰。
 
不過(guò)FDA稱(chēng)，從動(dòng)物身上開(kāi)發(fā)的醫療產(chǎn)品要用于人體，還需要獲得FDA專(zhuān)門(mén)的批準。其他潛在的療法還包括心血管類(lèi)疾病以及植皮療法等。
 
異源器官移植那些你不得不知道的事兒
自上世紀50年代人類(lèi)首次成功實(shí)施器官移植手術(shù)以來(lái)，對于那些遭遇致命性器官病變的患者來(lái)說(shuō)，器官移植已經(jīng)成為他們重獲新生的唯一希望。
 
但是異源器官移植又面臨著(zhù)暫時(shí)無(wú)法攻破的壁壘，于是有科學(xué)家腦洞大開(kāi)，想出一些巧妙的方法，想改掉人類(lèi)這種頑固排他的“壞毛病”。
 
一、偽裝成“自己人”
當然要騙過(guò)靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的免疫系統并不是一件容易的事情，首先要將豬細胞表面特有的抗原成分去除，科學(xué)家研究發(fā)現，除了人類(lèi)和其它靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物之外，絕大多數哺乳動(dòng)物的細胞表面都存在一種由α-1,3-半乳糖苷轉移酶催化產(chǎn)生的抗原表位，靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物體內天然存在的抗體能特異識別這種抗原表位，是引起超急性免疫排斥反應的主要原因，如果能將調控該酶表達的基因去掉，豬器官表面則不會(huì )形成特異抗原表位；


 
其次，通過(guò)轉基因技術(shù)，讓豬的器官上皮細胞表達一些人的補體調節蛋白，將豬的器官人源化，人和其他靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物則會(huì )誤認為是同類(lèi)的器官，也可以避免或減輕超急性排斥反應。
 
2000年，英國研究人員將人CD55轉基因豬的腎臟移植到食蟹猴體內，移植物存活時(shí)間最長(cháng)可達到139天；2005年，美國科學(xué)家將攜帶人CD46基因的轉基因豬的心臟移植到狒狒體內，結果移植物的最長(cháng)存活時(shí)間可以達到109天。
 
這些研究表明，攜帶人源補體調節蛋白基因的轉基因豬器官可以有效克服超急性排斥反應，也具有移植到人體的潛力。
 
2016年4月，美國**衛生研究院心胸外科研究項目團隊在《自然-通訊》上公布了令人振奮的研究成果：
 
該團隊早在3年前就培育出一種攜帶人膜輔蛋白基因和人血栓調節蛋白基因，同時(shí)α-1,3-半乳糖苷轉移酶基因敲除的基因工程豬，研究人員取出上述基因工程豬的心臟，移植到五只狒狒體內，借助抗CD40單克隆抗體、CD20單克隆抗體，以及一些抗排斥藥物，豬的心臟在五只狒狒體內平均存活298天，最長(cháng)移植存活時(shí)間達945天，創(chuàng )造了最長(cháng)的異源器官存活記錄。
 
圖源：科學(xué)網(wǎng)（豬組織和器官異種移植進(jìn)展） 

二、讓豬的器官更安全

除了異源移植存活時(shí)間不夠理想之外，基因工程豬的器官一直沒(méi)有被允許用于人的臨床試驗，另一項重要的原因就是豬基因組含有大量?jì)仍葱阅孓D錄病毒基因。
 
早在2015年10月，美國《科學(xué)》雜志發(fā)表了一篇中美科學(xué)家合作完成的重要論文，該論文一發(fā)表，很多頂級科學(xué)家紛紛表示這項研究有望重新開(kāi)啟異源器官移植研究的黃金時(shí)代。
 
原來(lái)，來(lái)自中國的楊璐菡博士作為一個(gè)哈佛大學(xué)團隊的主要研究人員，根據豬的內源性逆轉錄病毒基因序列，設計了一種特殊的CRISPR-Cas9“基因剪刀”，成功將豬腎上皮細胞基因組中全部62個(gè)的內源逆轉錄病毒基因剪切失活，隨后研究人員將基因編輯后的豬細胞和人細胞在一起培養，發(fā)現豬病毒的侵染率只是未經(jīng)基因編輯豬細胞的千分之一。
 
圖源： 中洪博元醫學(xué)實(shí)驗幫 （等待移植到狒狒體內的豬肺臟  ）
 
這也是國際上首次在全基因組實(shí)現內源性逆轉錄病毒基因的編輯剪切，使基因工程豬的異種移植研究前進(jìn)了一大步。
 
如何看待器官移植？
上海市器官移植重點(diǎn)實(shí)驗室主任、上海醫學(xué)會(huì )器官移植分會(huì )主任委員朱同玉認為，對腦死亡患者去做這樣的器官移植試驗在倫理方面的爭議較小，但是未來(lái)是否能夠將試驗擴大到正?；颊呷后w，仍然需要獲得更多關(guān)于試驗的科學(xué)數據。
 
“如果數據證明在人體的應用是安全的，那么就能向未來(lái)人體試驗邁出更大的一步?！敝焱駥Φ谝回斀?jīng)記者表示。


 
他援引數據稱(chēng)，中國目前尿毒癥患者超過(guò)一百萬(wàn)人。最新數據顯示，中國登記血透患者就有70萬(wàn)人，對于腎臟供體需求巨大。朱同玉表示，盡管我國在臨床器官移植領(lǐng)域發(fā)展迅速，但在基礎研究方面，與美國相比還有一定差距?！八晕乙恢焙粲鯌撆c國際接軌，加強器官移植基礎技術(shù)的投入和探索?！敝焱裾f(shuō)道。
 
朱同玉表示，借助目前快速進(jìn)步的基因編輯技術(shù)，在改造器官方面的技術(shù)已經(jīng)比過(guò)去要更加成熟。此外，干細胞培養組織器官再生也是一種途徑，未來(lái)心臟、肝臟等器官都可以采取這種方式。
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