世界首例猪肾移植人体手术测试初步成功,这项技术有什么价值?

世界首例猪肾移植人体手术测试初步成功,这项技术有什么价值?
2021年10月22日 16:57 新浪科技综合

  相关阅读:基因猪的肾成功移植到人身上,而且还没有排斥反应

  文章来源:菲利普医生(知乎)

  乍看标题以为是重大进步,结果还是媒体的过度解读。

  为防文长不看,先简单总结一下这个技术的意义和不足:

  1,毕竟一定程度上解决了异种动物器官在体内无法熬过超急性排斥反应的第一关。

  2,验证了敲除α-gal的异种动物器官不会引起人体的超急性排斥反应。

  3,最大的不足——超急性排斥反应之后还有急性和慢性排斥反应,后两者遭到受体免疫攻击的靶点并不是α-gal,所以这个技术并不能带来异种动物器官替代人体器官的全新器官移植时代。它能带来的估计是已经上市的几个异种器官移植公司股价暴涨。

  说起器官移植,人类已经探索了好几百年。17世纪时就有人尝试用动物血液给大失血的人类输血,结果当然是病人的死亡。此后,人类尝试把猪的肾脏移植给肾衰竭患者、把狒狒的心脏移植给严重先天性心脏病的女婴,其结果也是彻底的失败和病人的死亡。

  此后,人类终于认识到异种器官移植会引起非常严重的排斥反应,而且这种排斥反应发生的非常快、非常凶,器官往往几个小时就会坏死,病人也会很快死亡。这种发生特别快的排斥反应被称为超急性排斥反应,常见于异种移植和同种器官移植出现血型不符、预存抗体的情况。

  放弃异种移植后,人们开始专注于人体器官移植的试验,并最终于1954年,由瑟夫·穆雷(Joseph Murray)完成了人类首例成功的肾移植手术。因为肾脏捐献者和接受者是同卵双胞胎兄弟,所以完全没有排斥反应。

  但是并非每一个需要器官移植救命的患者都幸运地有一位同卵双胞胎兄弟或者姐妹,所以后续的人体器官移植都在尝试解决同种异体器官移植排斥(主要是急性和慢性排斥反应),主要解决方法是手术前进行ABO血型、HLA配型,以及淋巴细胞毒交叉配合试验。这样选择那些供体和受体之间排斥反应最轻微的进行移植。

嘿嘿,俺兄弟俩不用嘿嘿,俺兄弟俩不用

  然后,接受器官移植的患者还需要终身服用免疫抑制剂,以压制自身免疫系统对外来器官的排斥。其代价是感染性免疫力的降低,容易患病。这样一套配型-终身服药的同种异体器官移植方法已经成为临床上的器官移植常规。关于人类器官移植的历史,我在一片文章中专门谈到过,欢迎大家移步:

  但问题是现在需要接受器官移植的患者远多于每年能够用于移植的器官,所以异种移植的研究一直在进行积极探索。新闻报道中的基因编辑猪肾移植就是一种意义有限的探索(远未达到临床应用的地步)。

  为什么说这个创新意义有限呢?主要是因为仅仅解决了超急性排斥反应,这并不足以解决异种器官移植的全部问题。而且这次人体试验也非常讨巧,受体是一位脑死亡的女性,在家属同意后,医生将猪肾移植到受体大腿的血管上,而不是像正常器官移植那样移植到髂内动静脉上:

正常的肾移植方法正常的肾移植方法

  而且移植到大腿血管上就肯定无法将肾脏装入体腔内,却方便了从外部观察肾脏的外观和功能状态。所以这些不同之处就说明这次异种肾移植手术并不是为了给肾衰竭患者续命,而是一次在人身上做的技术验证试验,甚至是作秀。而且主持这次手术的医生也是在接受各方采访的时候尽量不提这颗肾脏在患者身上成活了多久这样更加深入实质且敏感的话题,只是反复采用诸如“效果超出我们的预想”、“你所期望的尿液量”、“肌酐恢复正常”、“猪肾脏几乎立刻生效了”这样更加积极的表述。

  后来我终于在一篇报道中发现该实验仅仅进行了连续54小时的观察后就结束了——而受体,那位已经脑死亡的女性的生命维持设施也撤掉了,实验结束了。

  早早结束实验是因为做这次实验的人都知道,继续观察下去人体的急性排斥反应就会把这颗猪肾毁掉了,而54小时已经足够证明敲除猪α-gal基因可以让异种器官逃避超急性排斥反应,这就够了,实验结果足以让不懂移植排斥的媒体和公众,尤其是风险投资集体狂欢了。

  所以媒体和公众对这个结果的反映全都是“异种动物器官用于人体移植的时代就要来了”,“器官黑市买卖即将终结”这种过于乐观的展望。

  那么基因编辑动物器官用于人体移植有没有戏呢?

  有,但要解决的问题非常多。目前看,α-gal敲除后能够逃避超急性排斥反应,但α-gal仅仅是超急性排斥反应靶点中的一个,其他靶点还包括但不限于:

  CMAH基因,这个基因编码的酶所催化生成的N-羟乙酰神经氨酸(Neu5Gc)是起异种移植排斥反应的重要非半乳糖抗原。CMAH 基因存在和表达能够引起异种移植免疫排斥。

  β4GalNT2基因,β4GalNT2基因编码的酶能够催化Sd(a)血型抗原,当猪的器官移植到灵长类动物后,Sd(a)血型抗原能被免疫球蛋白结合而引起免疫排斥反应。

  ASGR1基因,ASGR1蛋白在猪血管内皮细胞表达,可以被受体的免疫细胞识别并攻击,引起急性的血管内凝血,造成猪器官的快速失活。同时,还可以诱发异种移植后受体发生血小板减少症。

  上述三个基因如果全部敲除,则可以基本上把异种移植超急性排斥反应的可能性压到最低。但新闻中的基因编辑猪仅敲除了α-gal,即α-1,3-半乳糖转移酶基因(GGTA1P基因)。

  除了敲掉猪的基因,也可以导入部分人的基因,比如人CD55 、人CD59,这两个都是重要的人补体抑制因子,这种因子可减少超急性排斥反应和炎性反应的发生,可以理解为天然的抑制免疫调节剂,如果给猪导入人的CD55/59基因,就可以抑制异种移植的超急性排斥反应,保护异种移植组织器官。

  而就算猪的器官完美熬过了超急性排斥反应,还有基于ABO血型和HLA复合体的急性排斥反应。如果要通过基因编辑的方法去避免急性排斥反应,那要敲除的基因可就更多了。

  所以新闻中的这个成功是暂时的、非常有限的,人类距离换动物器官的技术还有很远的路要走。

  换一种思路,还有什么方法?

  可以用嵌合体动物技术,即所谓的“奇美拉”。我认为,与其对猪的多种基因进行编辑,取得基因编辑的猪器官,倒不如让猪长出人的器官来的更加方便。大体思路是对猪的受精卵进行基因编辑,使其无法长出肾脏,然后在早期胚胎阶段导入人的干细胞,最后由人干细胞在猪的胚胎内发育出人的肾脏。最后用于移植。

  这就是所谓的嵌合体技术,感兴趣的朋友可以看我之前写的另一个介绍嵌合体的回答:

  但这个技术路线最大的阻碍是医学伦理,斯坦福大学进行的人羊嵌合体胚胎也仅仅维持了28天,这个嵌合体胚胎就被销毁了,即便这个羊胚胎内只有不足万分之一的细胞是人类细胞。但是有科学家担心,万一一部分人体细胞发育成这只小羊的大脑,那么这只人羊嵌合体会不会有人的意识?这个缝合怪未来应该被看作是羊,还是人?如果在这个伦理问题上管控太松,未来可能会有我们无法预知的,更加棘手的伦理问题。

  如果未来我们通过缜密的基础实验和充分的伦理论证,认为这个技术可以继续开展试验,突破28天的胚胎实验限制,那么距离动物长出人体器官还有另外一些问题需要解决:

  1,动物细胞内潜伏的逆转录病毒:猪内源性逆转录病毒(PERV)类似于HIV病毒,它会将自己的遗传信息转化为DNA,整合到宿主的基因中,从而实现永久性的潜伏。一旦条件允许,这段基因就会开始转录、翻译,最后包装成成品病毒,感染受体使其患病。这种整合到宿主基因中的病毒遗传片段叫“前病毒”。其实这也是HIV感染无法完全治愈的原因所在。好在杨璐菡博士已经于2015年通过“基因剪刀”,CRISPR-Cas 9完全剪掉了猪基因中的前病毒,这个技术已经成熟了。

杨璐菡在做PERV基因敲除的讲演杨璐菡在做PERV基因敲除的讲演

  2,器官内的主要细胞虽然是人体细胞,但器官内绵延的血管却是动物血管,这还会引起超急性排斥反应,造成器官报废。当然这个问题可以通过诸如敲除ASGR1基因来解决。

  所以,解决移植器官不足的困境有多种解决技术路线,但毫无疑问的是它们都面临着医学伦理(敲掉猪的基因还好说,如果导入部分人的基因就有伦理争议)和技术的多重困难。新闻中的所谓“成功”仅仅是实验性质的,距离大规模临床应用还有很远的距离,可以说是“万里长征的又一小步”,本身是值得庆祝的。

  但媒体人应该把这个进步的局限性充分告诉公众,不要让他们盲目乐观。同样的问题,前段时间国内所谓“全球首例新型人工心脏植入手术成功”也是如此,我已经做过解释:

  人类的,尤其是国人的技术进步是值得振奋鼓舞的,但未来还没来,吾辈需要继续努力。

  请大家继续珍爱自己的原厂配件,积极控制好慢性疾病,不要妄想着器官来源问题彻底解决。

  同时,如果愿意的话,最好能够成为器官捐献志愿者。守望相助,度过人类器官移植取得重大突破前的岁月。

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