我國完成“豬-腦死亡遺體”手術 異種器官移植離臨牀研究還有多遠？｜封面科考隊
封面新聞記者 譚羽清
當下，器官短缺仍是一個全球難題。據世界衛生組織（WHO）的數據，每年全球只有不到10%的器官移植需求能得到滿足。而近年來正逐漸走入臨牀的基因編輯豬器官或許將打破這一困境，成爲器官移植手術中器官的新來源。近日，我國在該領域的研究又有了新進展。
近日，由海南醫科大學第二附屬醫院、華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院、澳門科技大學、成都中科奧格生物科技有限公司（以下簡稱：中科奧格）聯合組建的科研團隊在《細胞（Cell）》子刊《細胞報告醫學（Cell Reports Medicine）》上發表了題爲：Pig-to-human kidney xenotransplants using genetically modified minipigs（使用基因修飾的小型豬進行腎臟異種移植）的研究論文。該論文還被選爲當期的封面論文。
研究成果登上細胞報告醫學期刊
據悉，本次發表的研究爲中國首次基因編輯供體豬腎到腦死亡遺體的人體移植研究，也是中國的第一篇基因編輯供體豬到人體的器官移植研究論文。
那麼，爲了取得本次成果，我國科研團隊克服了哪些挑戰？他們在基因編輯豬器官異種移植研究方面又有何進展？這類手術離臨牀研究還有多遠？9月26日，封面新聞記者就此專訪了成都中科奧格生物科技創始人、董事長潘登科。
2022年-2023年：
基因編輯豬腎臟移植入兩具腦死亡遺體
據介紹，研究中兩名腦死亡遺體接受了單側腎臟異種移植，供體腎臟來自中科奧格提供的基因編輯豬，它們體重約爲23公斤，器官大小與人類相似。在成功移植“豬腎臟”後，遺體的腎功能得到了完全恢復，隨後研究團隊進行了長達12天的觀察。
潘登科團隊培育的基因編輯豬
其中，遺體1接受移植的豬腎臟共有4處基因編輯——敲除了3種會引起“超急性排斥和急性體液性排斥”的豬抗原，轉入了1種“人補體調節蛋白”；遺體2接受移植的豬腎臟則共有5處基因編輯——敲除了3種會引起“超急性排斥和急性體液性排斥”的豬抗原，轉入了1種“人補體調節蛋白”和1種“人凝血調節蛋白”。
觀察結果顯示，豬腎臟異種移植後早期腎臟功能得到了完全恢復。然而，在不阻斷共刺激通路的情況下，免疫抑制在移植後第12天時無法有效預防急性排斥反應的發生。
在觀察期結束時，移植的豬腎臟以及和腦死亡遺體的器官，包括心臟、肝臟、脾臟和肺中都檢測到了豬鉅細胞病毒/豬玫瑰病毒（PCMV/PRV）DNA的存在，並導致顯著的免疫病理變化。
20年科研積累
實現12天研究觀察
本次研究開發了一種觀察模型，用於評估腎臟異種移植後的腎臟功能恢復和異種免疫反應，重點關注基因編輯和免疫抑制效果。時間跨度長達12天的研究觀察，則使科學家團隊能夠全面地分析異體移植器官排斥和功能障礙的過程，這些也爲最終目標——實現移植基因編輯豬腎臟功能長期正常打下基礎。
而爲了這12天，潘登科團隊準備了近20年。“想要進行由基因編輯豬到腦死亡遺體的實驗，必須有兩個前提，第一，要有比較理想的基因編輯豬，第二，要有足夠多的臨牀前試驗經驗作爲支撐，即由基因編輯豬到猴的異種器官移植實驗。”潘登科說道。
中科奧格建在山間的基因編輯豬繁育中心
早在2003年，其團隊就開始了基因編輯豬異種器官移植最底層的技術積累，進行克隆豬的研究；2018年，中科奧格和海南醫科大學附屬二院、華中科技大學同濟醫學院附屬醫院聯合籌建異種器官移植研究團隊；2019年，團隊開始進行由豬到猴的異種器官移植研究；2022年11月，研究團隊在進行了數十例“豬-猴”實驗，並完成了相關倫理備案後，異種器官移植實驗終於進入由豬到腦死亡遺體階段……
此外，在兩例“豬-腦死亡遺體”異種器官移植實驗分別於2022年、2023年完成後，研究團隊又花了約一年時間整理結果、與國際的專家交流細節、迴應質疑，才最終得到了認可，將成果成功發表。
實現自主知識產權的步步摸索：
建立豬血型鑑定方法、豬豬入住超潔淨居所……
據介紹，本次研究成果中的供體豬，均由潘登科團隊自主研發，是具有中國自主知識產權的基因編輯豬。在異種器官移植實驗性手術的受體由猴過渡到第一位腦死亡遺體，再到第二位腦死亡遺體，再到現在仍在不斷推進的更多異種器官移植手術的進程中，基因編輯供體豬相關研究也在不斷攻克挑戰“優化升級”。
潘登科團隊培育的基因編輯豬
本次發表的研究提到，遺體2研究案例中的供體豬爲A型血，人體則爲B型血，而該研究明確證明A型血的腎移植物在人體內可誘導抗A型抗體的顯著升高，可能對移植物造成損害，未來臨牀異種植必須採用血型相容供體豬，以避免ABO血型不合的危害。
採訪中，問及當時爲何不採用血型匹配，或是O型血的供體豬進行手術，潘登科解釋，遇到合適的腦死亡捐獻者並不容易，而當時供體豬羣體的規模較小，相對最匹配異種器官移植手術的只有A型血的供體豬個體。“早期豬的血型不像人這麼好鑑定，所以我們培育的基因編輯豬既有O型血又有A型血。後來，我們建立了方法，把A型血的豬都檢測了出來。現在我們就主要培育、提供O型血的供體豬了。”潘登科說道。
建立基因編輯供體豬血型的鑑定方法，只是潘登科及其團隊在推進異種器官移植研究進程中解決的“細節問題”之一。
中科奧格的DPF（Designated Pathogen Free）醫用供體豬培育中心
爲了避免豬鉅細胞病毒通過異種器官移植進入人體，2022年11月，中科奧格的DPF（Designated Pathogen Free）醫用供體豬培育中心在四川省內江市資中縣竣工，該設施能爲小豬們提供相當於醫院手術室級別的超潔淨級環境，從而避免它們攜帶豬鉅細胞病毒等外界病原微生物。
爲了縮短異種器官移植供體豬繁育時間，潘登科團隊在驗證基因編輯豬的同時，也在進行它們的育種工作，讓供體豬繁殖的第二代、第三代也能提供異種移植所需器官。因爲僅通過先基因編輯豬細胞，再將該細胞培育成能提供器官的個體的方式耗時較長，“後來，我們的研究幾乎都是用第三代豬進行。”
“豬-猴”實驗存活時間已超140天
異種器官移植有望在近年走入臨牀研究
本次研究證實，在異種器官移植手術後應用抗CD154抗體或抗CD40抗體阻斷共刺激通路，對預防急性排斥反應，保證器官移植受體長期存活非常重要。然而，採訪中潘登科無奈地表示，該藥物在異種器官移植後需每週使用一次，終生用藥，但它們很難獲取且價格昂貴，或給接受異種器官移植的患者帶來較大負擔。
因此，研究團隊在這兩次實驗中嘗試不採用這兩種藥物，但結果證實了它們目前的確是必不可少的，“現在學界也在討論是否還有其他國產化、商品化、價格更低廉的藥物可以作爲替代，但這需要更多的實驗驗證。我相信通過對這些藥物的不斷探索，再加上基因編輯豬的不斷優化，未來我們還是有很大概率不再依賴這種藥物。”潘登科說道。
那麼，基因編輯豬器官異種移植離走入臨牀研究還有多遠？潘登科表示，最快可能在2027年、2028年，“要想進入臨牀，主要需要實驗中接受異種器官移植的猴能存活半年以上，且要有連續的60%的個體存活，這是一個最低的標準。另外就是達到生物安全要求，除了豬鉅細胞病毒，器官供體豬也不能攜帶其他幾十種病毒。現在我們供體豬培育的標準就是這樣。”
當下，潘登科所在團隊一方面正在積極與國家相關的監管部門溝通，推進異種器官移植臨牀研究的審批；另一方面則在繼續進行“豬-猴”的異種器官移植手術積累實驗數據。截至目前，潘登科團隊進行的豬到非人靈長類獼猴臨牀前腎臟移植的存活時間已超過140天，創造異種移植臨牀前存活的國內最長紀錄。
“明年我們的工作重點，就是努力實現異種器官腎移植實驗個體存活超過半年的案例達到60%以上。這樣在2025年底，我們就可能向相關部門提交申請，進一步推動異種器官移植研究。”潘登科說道。