此前，国内研究团队将猪肾移植给猴，迟迟未能突破长期存活（即超过 180 天），这也成为我国异种肾移植进入临床研究的最大瓶颈。在全球两例猪肾移植患者相继死亡之际，我国异种移植领域研究出现了重大突破。近日，华中科技大学同济医学院附属同济医院陈刚教授团队将基因编辑猪肾移植至猕猴体内后，猕猴成功存活超过 180 天——为国内首次达到。陈刚教授表示：「对于异种移植动物实验而言，存活 180 天以上即代表着达到长期存活。」但在第 184 天时，研究团队主动终止了实验，切除了移植的猪肾。
丁香园特别邀请到 华中科技大学同济医学院附属同济医院器官移植所副所长、中华医学会器官移植学分会移植基础学组组长 陈刚教授，介绍团队此次取得的进展，并分享国际异种移植领域研究的情况。
「之所以目标定在了 180 天，是因为对灵长类动物的异种移植实验而言，这才算属于长期存活。」陈刚教授表示，此前全球范围内很多动物实验、比如说猪器官移植到恒河猴类（猕猴、食蟹猴等）的实验中，迄今为止只有 19 例达到了存活半年以上。所以目前该研究领域广泛认为：「存活 180 天」可以作为一个长期存活的标准。想要达到「实验猴存活 180 天」，主要存在以下几个关键点和难点：（1）首先从移植后早期的角度看，猪的肾脏跟人的肾脏相比，更容易遭受缺血再灌注损伤，这会影响猪肾脏在移植后早期的功能恢复。（2）在人或猴等灵长类的外周血天然抗体里，存在抗供体猪的抗体，目前已通过基因敲除技术敲除了其中 3 个主要的异种抗原，但对于猴子来说，还有一些未知的抗猪抗体存在。因此当移植完成后的早期，轻则导致凝血功能障碍或移植物功能受损，重则出现超急性排斥反应或急性抗体介导的排斥反应。领域相关研究中大部分的动物实验都在一个月内就失败了，主要就是因为以上这些免疫学损伤还没有能够完全避免。（3）在移植术后的后期，主要有免疫方面以及凝血功能两大方面的难点。在免疫方面，猪的抗原跟人仍有较大的差别。如果存在一些具有免疫源性的其他的猪抗原，而我们的免疫措施并没有能够完全抑制受者的淋巴细胞反应的话，就可能会激活受者的淋巴细胞，导致细胞性排斥反应或抗体介导的排斥反应等。在凝血功能方面，由于跨物种移植本身就是一个比较特殊的现象，容易出现凝血功能的失衡。一旦失衡，猪的器官内很可能形成微血栓、导致血栓性微血管病（TMA）。现在国际上所报道的猪肾脏移植到猕猴或者到狒狒的实验里面， TMA 也是常见的失败原因。
最后就是移植后感染的问题。我们观察到在手术后 1～2 个月之后，猴子容易出现细菌或者病毒感染，非常影响移植物的长期存活。团队在此前的实验中也出现了 2 例因为感染、移植物只分别存活 51 天及 70 天的案例；在国外（包括哈佛大学麻省总医院等），也同样有不少病例都是因为出现了腺病毒感染、最后导致受者死亡。
在此次存活超过 180 天的受体猴以前，陈刚教授团队在猪到非人灵长类的动物实验方面进行了多年的探索。从 2019 年至 2023 年，团队共实施了 21 例猪到猕猴的异种肾移植。陈刚教授表示：「在这个阶段，我们积累了不少的经验的同时，也得到了一些重要的教训，其中关键的一环就是猪巨细胞病毒感染（pCMV）。」
此前，团队实施的 15 例异种肾移植都使用同一个来源的猪，最终存活都不超过 32 天，而几乎所有肾脏移植物都检测到了大量猪巨细胞病毒（pCMV）的扩增；结合国际上的报道，美国、韩国、日本都有过 pCMV 导致整体移植效果无法超过一个月的情况，团队最终发现：供体猪很容易携带 pCMV，会对异种移植造成致命的影响。陈刚教授表示：「在普通环境里饲养的猪基本上都是 pCMV 阳性，只有刚生下来或者剖腹产出生的小猪崽是 pCMV 阴性，但也会在后天感染，感染巨细胞病毒的猪并不会发病，但在移植后对受体猴影响巨大。」想要得到 pCMV 阴性的猪，就必须剖腹产、告别母乳喂养，并且小猪崽不能在普通环境内饲养。从去年开始，提供基因编辑猪的公司通过剖腹产、在洁净设施内隔离并人工饲养小猪崽，最终获得了成长到需要的供体大小、同时 pCMV 阴性的猪。1、在免疫抑制方案上面，团队经过了非常充分的讨论。
在国际上，凡是没有使用抗 CD40 或者是 CD154 抗体的团队，就没有一例长期存活的；在这次实验前，我们获得了高质量的抗 CD154 抗体，这也是成功的关键之一。
此外，抗补体治疗对异种移植也非常关键。由于物种差异，临床上常见的几款抗补体药物对猴的效价并不高，因此团队从国外购买到 C1 脂酶抑制剂，在免疫抑制方面发挥了一定的辅助作用。
2、手术前筛选：需要通过一些免疫学检测手段筛选免疫低危的猕猴作为受者。
因为目前的基因编辑猪主要针对人类设计，对于猕猴来说，它有很多未知的天然抗体存在，因此团队必须筛选抗供体猪 IgG 和 IgM 都比较低的猴子才有可能成功，这在国际上也被非常注重——如果预存的抗猪抗体比较高，受体猴往往活不过 1 个月。
因此目前在每 50～60 只猴里，团队只能筛选出 2~4 只这种免疫低危的猴进行试验，才有可能达到半年以上的长期存活。
3、感染的预防：这次试验前，团队专门准备了能够消毒隔离的术后猴子饲养观察间，猴子单独饲养，房间每天消毒，并在相对洁净环境内进行相关操作。此次存活超过 180 天的受体猴以及上个月刚进行猪肾移植的 2 例受体猴，移植术后都在这样的环境中生活。
「猴在前 5 个月时一切正常。在第 6 个月开始时，该猴虽然血肌酐指标水平正常，但出现了蛋白尿、并逐渐加重。」最终，陈刚教授团队在第 184 天时主动终止了实验，并将肾脏取出、抽取血样本进一步分析，病理证实发生了新生异种抗体介导的慢性排斥反应。截至目前，全球范围共完成了 2 例猪心活体移植和 2 例猪肾活体移植，然而患者生存时长均未超过 2 个月。
猪心移植团队的多组学研究认为，缺血再灌注损伤依然是异种移植术后死亡的瓶颈，而在猪肾移植方面，主要需要攻克的难点则有所差异。
陈刚教授：不同的异种器官之间，移植后虽然有很多免疫学机制相同，但在其他方面还存在较大的区别。因此虽然某一个器官已经获得了成功、或者说已经可以在临床进行应用，并不代表另外一种器官也能在临床应用，这尤其体现在肝脏上面。
肝脏非常容易损伤、募集和破坏血小板，会引起非常严重的凝血障碍；再者，猪肝所产生的蛋白和免疫活性物质或分子对人体来说不一定具有很好的活性，所以目前国际上，大家暂时对于全肝异种移植不抱乐观态度，仅较少团队去研究全肝异种移植。
心脏和肾脏是目前有希望走上临床的两个器官，但两者也存在着一定的差异。
比如说在器官保存方面，心脏比肾脏更容易出现缺血再灌注损伤。在临床上，心脏的保存安全时间窗只有 4～6 个小时，很难在保存 10 小时移植后复跳、恢复正常功能。而肾脏在现有的器官保存液的作用下，保存 72 小时之内都可能存活，更加耐受缺血再灌注损伤。
另外，采用一定的措施可以使肾脏尽可能减轻缺血再灌注损伤。在我们的「猪-猕猴」实验中，我们采用了多种策略，比如把供体猪和受者猴同时麻醉，在取下肾脏、灌洗后很快移植到受者猴体内，热缺血时间基本小于 1 分钟，冷缺血时间在 2 个小时以内，所以在这样的情况下，缺血再灌注损伤非常轻微。
根据国际上目前已有的报道，在肾脏方面，我们需要攻克的难点主要依旧在抗体介导的排斥反应以及血栓性微血管病，这两方面还有很多新的机制、预防和治疗措施需要进一步研究，如能成功加以克服，将来成功的几率或许会更大。
陈刚教授：从国际上的专家共识来说，一只猪想要「走上临床」，第一步必须在灵长类动物进行验证，达到大家认可的效果，即十几年来被国际公认的「大于 60% 的实验动物能够存活超过 6 个月」——这个标准达到后，才有可能应用于人体。
（1）在真正运用于人体之前，国际上还推荐使用脑死亡的遗体做亚临床试验、进行短期的安全性验证。
脑死亡的遗体一般来说只能是 1～2 周的短期观察，其意义主要在于验证这种供体猪的单肾是否能够完全替代一个成年人的肾功能，猴子只有几公斤，而一个成年人体重约 50 公斤以上，因此猪肾移植到猕猴的实验结果并不能完全代表移植到人体的结果。
与此同时，也需观察生理指标的适配性、安全性。如果在短期内完全正常，那么就预示着移植到真正的人类活体后，至少短期内效果较好、才有希望取得成功。
（2）伦理学问题：如果要做临床试验，到底选哪一类人群更为合适？
这是研究领域一直研究探讨的问题，哪些患者来接受最早的试验并非单纯看患者自身的意愿，还需要国家相关部门的严格审查和批准。
（3）生物安全性：个体感染与跨物种的群体感染问题。
受体猴我们可以在隔离环境饲养以避免感染，但一旦接受移植的是患者，他最终会出院、回到社会环境中，个体感染的几率比受体猴更高。此外，对于群体来说，虽然迄今为止还没有任何证据表明有可能出现群体性感染，但将来如果真的走到人体试验这一步，还需要严密的观察和追踪、避免群体感染性事件的发生。
陈刚教授：团队接下来努力的方向主要包括以下三点：
首先，团队计划在现有的基础上，采用目前所用的这款「两敲两转」基因编辑猪完成一组包含 8～10 例动物的实验，看能否达到 60% 以上的案例存活超过 6 个月。
其次，探索敲除或转入更多基因、对基因编辑猪进行进一步优化。
最后，团队准备尝试更多的诱导免疫耐受措施，进一步提高长期存活率以及长期存活时间。
比如说，尝试进行「胸腺肾」（同时包括猪胸腺与猪肾）移植，有可能显著降低异种免疫反应性。该方案最早由哈佛大学的研究团队提出，同时也被用于国际上第二例猪肾移植患者。但该案例不足之处在于使用的为单基因敲除猪，这在中国人群中是不可行的——我国人群还存在高水平的针对另外一种异种抗原的天然抗体。因此团队计划，尝试在三基因敲除猪的基础上进行猪的「胸腺肾」移植。
此外，团队正在扩增一种具有异种抗原特异性的调节性 T 细胞——这种调节性 T 细胞主要针对猪的抗原，过继输注到受者后有望有效抑制异种免疫反应。
丁香园
在异种移植领域，国内外的发展有何异同，各自优势如何？
陈刚教授：目前几乎报道的所有大的进展和成绩主要来源于美国，这一方面基于其使用的基因编辑猪质量较高。
比如一种「三敲七转」的基因编辑猪，有团队使用该类猪作为器官供体、6 只狒狒作为受体，其中 1 例存活超过 5 个月，4 例存活超过半年，这也是全球范围内目前为止唯一一个连续实验案例都能接近或超过半年的团队；此外，哈佛大学团队在猕猴实验中还有案例存活超过了 2 年。
我国的基因编辑猪技术已经接近国际先进水平，但对于基因编辑猪的研发和改进需要更多的资金支持；另一方面，国内真正从事异种移植研究的团队比较缺乏，还期待更多的专家参与到研究中来。
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