今年，外科医生将第一批猪器官移植到人类受体中。研究人员热衷于开展更多人体试验。

　　2022 年 1 月，马里兰大学医学中心的一个团队首次将猪心脏移植到活人体内。图片来源：马里兰大学医学院/ZUMA

　　大卫贝内特的心脏正在衰竭。这位来自马里兰州的 57 岁杂工只有几周的生命，而且由于他有不遵守治疗说明的历史，他没有资格接受移植手术。

　　无论如何，不是来自人类。

　　一月份，贝内特的医生为他提供了从猪身上移植心脏的机会。他接受了。“我知道这是在黑暗中开枪，但这是我最后的选择，”他在巴尔的摩马里兰大学医学中心的一份新闻稿中说，他正在那里接受治疗。1 月 7 日，医生移植了经过基因改造的心脏，使人体能够耐受。

　　在他的身体停止运转之前，贝内特带着他的新心脏存活了八周。在他死后，研究小组了解到，移植器官感染了猪疱疹病毒，而这种病毒在测试中未被检测到。

　　但是，对于被称为异种移植的动物器官来说，即使几周也是很长的时间。鉴于人体免疫系统会在几分钟内开始攻击非转基因猪器官，其他异种移植研究人员对该实验印象深刻。“这名患者能活两个月，这实际上出乎我的意料，”中国杭州启函生物科技有限公司的生物工程师兼首席执行官 Luhan Yang 说。“我认为这是该领域的胜利。”

　　这只是今年上新闻的几个异种移植案例之一。在贝内特手术几个月后，两个研究小组分别独立报告了将第一批猪肾移植到三名因缺乏脑功能而被宣布合法死亡的人体内。试验发现，即使在手术后两到三天，这些器官也会产生尿液，并且不会被人体免疫系统排斥。6 月和 7 月，外科医生又对脑死亡患者进行了两次猪心移植手术。　

　　猪向人体器官移植的临床试验又近了一步

　　许多研究人员预计，这些早期的努力将很快导致针对重症患者进行异种移植的小型临床试验激增。支持者说，这种努力如果成功，可能有助于在需要器官移植的数千人名单中取得重大进展(仅在美国就有超过 100,000 人)，其中许多人将在等待期间死亡。目前，研究人员表示，他们正在等待美国食品和药物管理局 (FDA) 等监管机构评估已提交的几份申请。FDA 发言人表示，该机构不对申请的状态或存在发表评论。

　　6 月，该机构召开了一次会议，讨论越来越多的美国研究团队希望开始涉及异种移植的正式临床试验。根据来自数百只狒狒的数据，这些狒狒在接受猪器官或细胞(主要是心脏、肾脏和产生胰岛素的胰岛细胞)后存活了长达三年的时间，科学家们试图说服机构官员异种移植已准备好供人类使用。

　　研究人员认为，需要进行临床试验来回答诸如使用哪种猪的最佳类型以及如何确保动物不携带感染等问题。“我认为我们需要向前迈出这一步，去诊所，”澳大利亚悉尼大学的移植外科医生 Wayne Hawthorne 说。

　　贝内特的移植和随后的死亡让公众对这个话题产生了前所未有的关注——但它也暴露了风险。研究人员认为有必要谨慎行事。“如果出现问题，你可以让整个领域恢复原状，”霍桑说。

　　动物来源

　　长期以来，异种移植一直是移植外科医生的梦想，他们面临着合适器官的严重短缺。在 1960 年代，研究人员开始在人类身上测试黑猩猩和狒狒的器官，但收效甚微，但饲养足够多的动物进行移植是不切实际的。

　　猪可以提供更合理的器官来源，因为它们在大小和解剖结构上更接近人类，并且已经为农业大量生产。猪器官甚至可能比人类器官有一些优势。可以提前安排手术并使用新鲜器官，而不是要求在基因相容的捐赠者死亡时立即通知患者和手术团队。

　　此外，外科医生可能不知道人类捐献者的疾病史或遗传倾向。“当我们筛选捐献者时，我们会进行一个小时，因为我们没有更长的时间了，”波士顿马萨诸塞州综合医院的传染病专家 Jay Fishman 说。他说，对于猪，“我们有机会进行我们不对人类进行的筛查”。　　

　　猪器官异种移植到人体的后续步骤

　　直到 20 世纪 90 年代初期，猪的器官都遇到了一个大问题：人体免疫系统排斥它们。马萨诸塞州总医院的移植外科医生大卫·库珀 (David Cooper) 发现4人类和其他灵长类动物的免疫系统主要对猪细胞表面的一种糖分子(称为 α-Gal)起反应后，找到了解决方案。对编码一种有助于制造糖的蛋白质的猪基因进行突变，可以防止细胞产生 α-Gal，从而使从这些改良动物移植的器官能够在非人类灵长类动物中存活更长时间。

　　2010 年代基因编辑技术 CRISPR–Cas9 的出现为该领域提供了催化剂，不仅可以更轻松地修改参与 α-Gal 生产的基因，还可以修改许多其他可能有助于人体耐受猪的基因器官。几家公司正在开发经过不同修饰的猪器官。除了迄今为止进行的有限试验外，还没有任何一种被批准用于异种移植。

　　贝内特的移植手术中使用的猪是由弗吉尼亚州布莱克斯堡的 Revivicor 公司生产的，有十种基因改造。该公司改变了四种猪基因，包括一种有助于将猪器官生长到适合人体大小的基因，并添加了六种人类基因：四种抑制免疫反应，两种防止血液因炎症而凝固。

　　其他团队使用的方法略有不同。例如，总部位于佛罗里达州迈阿密的 Makana Therapeutics 只修改了其猪的三个基因。公司创始人乔·泰克特 (Joe Tector) 表示，这些基因的变化都可以阻止人类抗体攻击器官，而且它们显示出提高非人类灵长类动物器官存活率的最有力证据。“随着基因工程变得更好，谈论添加 DNA 或交换 DNA 将变得更加直接和可行，”他说。

　　德国慕尼黑路德维希马克西米利安大学的分子生物学家 Eckhard Wolf 对此表示赞同。“我们的总体策略是尽可能简单，”他说。他的团队对来自新西兰的一种野生小型猪进行了五项基因改造，第一胎已于 9 月出生。这些迷你猪不需要改造来限制它们的生长，因为它们的器官与人类的器官大小天生相似。沃尔夫说，如果他的团队将迷你猪心脏移植到狒狒体内一切顺利，负责监管药品和医疗产品的欧洲药品管理局可能会在三年内批准对心脏进行小型人体试验。

　　试验计划

　　人类研究才刚刚开始，每项基因改造都专门在非人类灵长类动物身上进行了测试和优化——而且一些物种，出于未知原因，往往会产生比人类更多的针对猪器官的抗体。目前尚不清楚哪些修改(如果有的话)对于移植到人体至关重要。

　　尽管存在差异，但一些研究团队表示，FDA 已要求他们提供更多关于猪器官在非人类灵长类动物中的表现的数据。“这就像说一种药物表明它可以在人类身上发挥我们想要的作用，但在猴子身上却不行——但我们还是在猴子身上测试一下，”Cooper 说。“这样做完全不合逻辑。” FDA 没有评论具体案例需要多少灵长类动物数据，但已发布指南称灵长类动物模型不足以证明猪器官对人类是安全的。

　　移植到脑死亡的人体内可以提供一个中间步骤。纽约大学的外科医生罗伯特·蒙哥马利 (Robert Montgomery) 领导了今年植入肾脏的团队之一，他计划在申请涉及活体个体的临床试验之前，对脑死亡患者进行更多的移植手术。在他的实验中使用的 Revivicor 猪只进行了一次基因改造，涉及 α-Gal。FDA于 2020 年 12 月批准了具有这种改变的猪供人类食用和用于移植以外的某些医疗用途。蒙哥马利担心复杂的修改组合可能会产生不可预测的相互作用。

　　生物技术公司 eGenesis 设计了可以移植到人体中的动物胰岛细胞。图片来源：eGenesis 的 Ken Richardson

　　其他研究人员认为，在活人身上进行试验将是确定移植后几个月身体是否排斥器官的最佳方法。伯明翰阿拉巴马大学的移植外科医生 Jayme Locke 说，让脑死亡的人维持这么长时间的生命支持可能被认为是不道德的，他领导的另一个团队今年将肾脏移植到脑死亡的人身上。Locke 正在努力向 FDA 申请许可，使用来自用于 Bennett 心脏的 Revivicor 猪的肾脏开始临床试验。她的团队已经在联邦登记处列出了一项此类试验，但尚未获得批准，也尚未开始招募 20 名接受肾脏的患者。

　　Hawthorne 说，其他组织，例如产生胰岛素的胰岛细胞，可能根本不会引发太多免疫反应，而一组更简单的基因修饰可能就足够了。他的团队设计了一系列用于胰岛细胞生产的猪，这些猪缺乏 α-Gal，并含有两个抑制人类免疫反应的额外基因。6 月，他的团队报告移植的胰岛已经治愈了五只狒狒的糖尿病，这些狒狒在不需要胰岛素或免疫抑制药物的情况下存活了将近两年。

　　Hawthorne 现在正计划在患有导致血糖急剧下降的严重 1 型糖尿病患者身上进行猪胰岛细胞的临床试验。他说，如果他的团队能找到资金，如果获得批准，试验可以在一年内开始。其他研究小组此前发现，猪胰岛细胞似乎对人类是安全的。

　　防病猪

　　监管机构对该技术最大的担忧之一是猪身上存在的传染性疾病。目前尚不清楚这会带来多大的问题，但感染可能会通过多种方式引起问题。

　　影响猪的疾病可能会从移植器官传染给人类。今年早些时候，在中国爆发非洲猪瘟后，这种担忧导致启函生物科技停止了异种移植工作。这促使杨和她的同事们对一头对这种疾病有抵抗力的猪进行了基因改造。描述他们工作的手稿目前正在审查中。

　　然后是猪内源性逆转录病毒 (PERV)，即嵌入猪基因组中的病毒元件。这些不是从环境中获取的，而是遗传的病毒 DNA 片段。它们对猪无害，但对于它们是否可以从器官跳入人体细胞，以及它们是否可能对人或猪的器官有害，研究意见不一。“现在判断这是一个真正的问题还是一个假设还为时过早，”杨说。

　　尽管如此，为了了解是否有可能使这些病毒元件失活，马萨诸塞州波士顿哈佛医学院的 Yang 和 George Church 使用 CRISPR 打乱了猪基因组中所有已知的 PERV：猪肾细胞系中共有 62 处修饰, 基因编辑记录。

　　马萨诸塞州剑桥市生物技术公司 eGenesis 的首席执行官迈克尔柯蒂斯说：“人们难以置信你可以进行那么多的编辑并产生可行的捐助者。” Church 和 Yang 创立了 eGenesis，将用于异种移植的 CRISPR 技术商业化，其中一只猕猴的肾脏移植自一头敲除数十种 PERV 的猪，已经存活了将近一年。该公司现在正在使用这项技术来创建猪心、肾脏和肝脏，根据器官的预期用途，总共进行多达 80 次编辑。

　　Fishman 说，即使去除 PERV 并防范已知病原体也无法阻止不熟悉的病毒造成破坏。“仍然有未知的病原体可能来自猪，”他说。例如，接受异种移植肺的人可能会感染只感染猪的呼吸道病毒。

　　马里兰大学 David Bennett 外科团队的成员正在为移植猪心脏做准备。图片来源：马里兰大学医学院/ZUMA

　　尽管 Fishman 说这不太可能，但感染这两个物种的病毒可能会在人体内重组产生新的病原体，就像流感病毒在鸟类、蝙蝠和猪身上所做的一样。

　　FDA 建议，为最大限度地降低公共健康风险，只将猪器官移植到那些别无选择且其生活质量将通过手术显着改善的人身上。该机构表示，它制定了对患者进行长期监测的政策，并禁止拥有猪器官的人献血，因为存在疾病传播的风险。

　　贝内特的心脏被发现含有猪巨细胞病毒 (CMV)，这是一种通常感染猪的疱疹病毒家族的成员，但目前尚不清楚该病毒是否杀死了贝内特。马里兰大学医学中心的研究员 Muhammad Mohiuddin 领导了报告贝内特手术的研究，他说没有证据表明该病毒损害了心脏——而且他确信它没有扩散到贝内特身体的其他部位。他怀疑患者的器官已经因疾病或移植后发生的并发症(与猪病毒无关)而受损。

　　尽管如此，Mohiuddin 仍不能排除病毒发挥了作用。Revivicor 测试了其猪的 CMV RNA 以及其他病原体，并证明它们是干净的。Mohiuddin 和其他人怀疑病毒潜伏在器官中，只有通过测试动物的抗体才能检测到。Revivicor 说它已经开发出更敏感的 CMV 测试，但拒绝透露它筛选了多少病原体。

　　Mohiuddin 的团队获得了 FDA 的紧急许可，可以进行贝内特的移植手术，他计划在确定未来的猪没有病毒后进行更多此类手术。他说，医疗中心不断向他提供适合并愿意接受猪移植手术的患者，但他拒绝了他们。“在我们让别人满意之前，我必须让自己满意，”他说。

　　试用类型

　　虽然心脏异种移植引起了很多关注，但第一个进入临床试验的实体器官很可能是肾脏，Tector 说，因为它比许多其他器官更简单。

　　对于更复杂的器官，eGenesis 正在计划一个过渡步骤。在 12 到 18 个月内，它希望开始在类似于透析的设置中测试猪肝。三到六名濒临死亡的参与者，每人将被暂时连接到一个单独的猪肝上;他们的血液将流经器官，以清除肝功能衰竭期间积聚的有毒废物。柯蒂斯说，该公司还在研究幼猪心脏，这种心脏同样可以作为患有心脏问题的儿童的桥梁，直到他们能够进行人类心脏移植。

　　在 6 月的会议上，FDA 官员列出了一份关于异种移植产品的担忧清单，包括器官的质量以及如何确保它们不含病原体。

　　“我们必须回答很多问题，”Tector 说。但是，他说，60-70% 的 Makana 狒狒在猪肾功能正常的情况下可以存活一年以上，因此该公司准备好开始临床试验。它在今年早些时候提交了 FDA 申请。

　　Fishman 说，当试验开始时，最重要的是从每个参与者那里收集尽可能多的数据。“我们欠患者，我们欠社会。”