上游科考室｜人类异种移植猪心脏预计两年后投入应用|环球快播

7月2日，一篇分析一年多前一场手术失败原因的文章，冲上了热搜第一名，吸引了大众的目光。据报道，这是一次具有开创性的手术：将一颗经过“基因编辑”的猪心脏移植给一名患有严重心脏病的患者，但患者在继续存活了两个月后病情加重去世。这条新闻将“异种移植”（动物向人类移植）这个充满科技意味的尖端话题带到了大众面前，无数人也对此充满了疑问：为什么“异种移植”没有考虑与人类基因更近的灵长类？除了猪心脏，我们还可以从猪那里移植什么组织和器官？

(相关资料图)

一颗经过了“基因编辑”的猪心脏

全球首例猪心脏移植患者死亡，让人无比惋惜，人们对于死亡原因也充满了疑问。据马里兰大学网站日前报道，经过一年的研究，著名医学杂志《柳叶刀》发表了关于本次手术的病例报告，给出了失败原因分析的最新结论。

▲即将移植给大卫·贝内特的猪心脏从设备中取出。图片来源/马里兰大学医学院网站

2022年1月，美国马里兰大学医学院的医师进行了世界首例转基因猪心移植手术，一名57岁的马里兰州男子大卫·贝内特接受了“基因编辑猪心脏移植手术”。但在移植发生的2个月后，男子突然因心力衰竭离世。

移植进该患者体内的可不是普通猪心脏，而是一颗经过了“基因编辑”的猪心脏。这只供体猪的基因组中，共有10处基因经过“修饰”：研究者敲除了3个会迅速引起器官排斥的基因；添加了6个来自人类基因组，用于提升猪心脏对人体免疫系统的耐受性；此外，还敲除了一个调控生长的基因，避免猪心脏在植入人体后继续长大。

《柳叶刀》近日发布的最新研究证实，可能有多种原因叠加导致了这位美国患者的心力衰竭：首先，患者身体条件太差，他的器官可能更容易受到免疫系统产生的抗体的排斥；其次，患者在移植后静脉注射了免疫球蛋白，也可能引发对猪心的免疫激活反应；最后，异种移植的猪心脏中可能存在一些潜伏病毒，在患者减少抗病毒治疗方案后，病毒可能被激活，可能引发了导致细胞损伤的炎症反应。

德国科学家：移植猪心脏两年后投入应用

武汉大学中南医院心血管病医院院长、心外科专家刘金平在接受采访时介绍，这次手术的最大突破就在于，它利用基因编辑技术解决了异种移植出现的超急性排斥反应问题。

“猪心脏细胞中存在阿尔法半乳糖苷酶，人体内天然存在针对它的抗体，一旦猪心脏移植到人体，人类抗体会迅速地识别并攻击猪心脏，移植的脏器在几小时之内就被‘摧毁’，而美国研究人员通过基因编辑技术，去除了猪心脏细胞中的这种物质。”刘金平说。

▲器官移植专家陈忠华。图片来源/瞭望新闻周刊

华中科技大学同济医学院附属同济医院教授、器官移植专家陈忠华也表示：“手术克服了核心的技术难题，对医学界来说是一个划时代的进步。”他指出，手术后72小时，患者克服了超急性排斥反应，已经符合超急排的试验设计标准了。“患者术后72小时后的存活问题是另外一回事……他每一个处方每一次检验都是医疗团队精心完成的，但他的先天条件确实太差了，医疗团队让他活到60天已经尽力了。”

这次手术失败了，但猪心脏移植的科研并没有停止。据新华社报道，这次手术的一年后，今年1月，德国慕尼黑大学医院的研究团队对外宣布，人类移植猪心脏研究正处于“最后冲刺阶段”，估计两年可投入应用。据了解，这个研究团队试验了多个品种的猪，最终选择了来自新西兰的猪并对其进行基因改造，使其体重保持在70到90公斤，这样它的心脏对人体来说不会太大。

国际统一选择：猪成为器官移植供体

人类移植猪心脏的新闻引发众多网民的关注，“器官移植为什么不选择灵长类动物”成为很多人的疑问，毕竟人类与灵长类在基因相同性上有较大的优势。

实际上，最开始人类早期的器官移植研究，的确是聚焦从灵长类动物身上取得器官。上世纪20年代到90年代，人们一直在尝试使用狒狒等灵长类动物的心脏、肾脏和肝脏进行移植，但由于繁殖困难、器官大小差异、跨物种传染疾病及伦理等问题，移植并不成功。例如1984年美国一名外科医生就尝试将一颗狒狒的心脏移植到一名女婴身上，但这名婴儿仅存活了20天。

科学家们发现，从灵长类动物获得器官，有一些无法回避的劣势。一是猴子等灵长类动物体重较小，而人类体重较大，一些灵长类动物的心脏、肝脏等无法负担人体的运转；二是灵长类动物跟人类基因太接近了，它们得的病人类也会得，有很多病毒可以互相感染，而且很难控制。从抗排斥反应来看，灵长类动物与其他动物相比，并没有很大的优势；三是灵长类动物的繁殖数量少，个体成长期却非常长，预养期成本很高，基因修饰非常困难；四是灵长类动物是人类的近亲，让它们只是为人类的生存而活着，这在伦理学上是一个很大的问题。

科学家们将目光转到了体型、食性、代谢水平等外在指标与人类接近的动物身上。经过层层筛选，猪被认为是现阶段异种器官移植的最佳选择对象。

从性能参数来看，猪与人的体温均为36℃-37℃，心脏大小、管道分布和动力输出，甚至心率（人的心率为60-100 次/分钟，猪为55～60次/分钟）都相类似。于是慢慢的全球科学家都统一到一个思路：将猪作为器官移植的供体。首先，猪的器官组织结构、生理功能和大小与人体器官相近。猪的心脏大血管在解剖学和生理学指标上与人类脏器匹配度最接近；其次猪作为家畜和人类长期共存，携带严重危害人类的微生物的概率相对较小；三是猪的繁殖力很强，一旦解决相关生物医学问题，可以实现规模化、批量化、无限量供应这些要求。

国际科学界普遍认为，选用猪的器官进行异种器官移植的可操作性更强，国际上从上世纪90年代开始研究猪的异种器官移植。

全球猪牛瓣膜移植临床应用上百万例

目前，选择猪进行异种器官移植研究已是国际上的统一认识。相关报道显示，除了心脏，视网膜、肾、肝、肺以及猪血、心脏瓣膜、胰腺等等器官和组织的移植都在研究中，其中心脏瓣膜的移植已经较为成熟。首都医科大学附属北京安贞医院北京心脏移植及瓣膜外科诊疗中心副主任医师郭可泉告诉媒体，全球猪、牛瓣膜移植到人的临床应用案例可按百万计。

据介绍，数十年前，猪的心脏瓣膜已经被成功用于治疗人类心脏病，替代人类瓣膜的作用。当然，被移植的猪心瓣膜中的猪细胞已经被去除，以免移植后受到攻击和损伤。此次接受猪心脏移植手术失败的患者大卫，其实之前就曾接受过猪瓣膜移植，只是后来病情加重，不得不选择移植猪心脏。

在中国，目前猪心脏瓣膜也已广泛应用于人体临床，猪角膜的临床应用也已开启，猪胰岛和皮肤异种移植也进入人体临床试验阶段。猪的心脏、肾脏等大器官移植则面临更多难点，还处在动物实验阶段。

多名患者接受猪眼角膜移植手术

据中新网报道，2015年7月，由中国科学家花了十年时间研发的生物工程角膜已完成临床试验上市。该眼角膜用猪的眼角膜经过处理，再用于人体。

第四军医大学组织工程研发中心主任金岩教授介绍，这种眼角膜是由异种角膜(目前是用猪的眼角膜)经脱细胞特殊工艺多级处理，科学家去除了角膜中的细胞、杂蛋白、多糖等抗原，保留了天然角膜基质胶原蛋白结构。据悉，从2010年开始，该新型眼角膜就在国内多家知名眼科医院进行临床试验。试验结果表明：总有效率达到94.44%，愈后效果接近人捐献角膜。医学界预测，生物工程角膜将极大地缓解中国人体捐献角膜奇缺的临床困境，为中国400万乃至全球6000万的角膜盲患者带来复明的希望。

▲成都一名患者接受猪眼角膜移植手术。图片来源/成都商报

2016年4月，四川成都市第一人民医院发布消息，四川省首例动物眼角膜移植手术成功完成，该院为一名65岁老人进行了生物工程角膜移植手术，角膜来源于猪。该院眼科主任曾流芝说，患者的眼睛是真菌合并细菌双重感染，是角膜溃疡中最严重的一种，右眼几近失明，仅能感知到手的晃动。“在人体捐赠眼角膜奇缺的情况下，使用生物工程角膜也能让很多角膜炎、角膜溃疡以及角膜变性等患者保住眼球，甚至看到复明的希望。”

据北京青年报报道，2017年8月，湖南湘雅三院给一名右眼患“坏死性角膜基质炎”的患者实施了猪眼角膜移植手术，目前视力已经有所恢复。

“猪血替代人血”研究获得明显进展

国内目前另一个获得进展的项目是“猪血临床替代人血”项目。早在2003年8月，中新网就报道，北京市血液中心与有关机构合作，他们的“人缘化血细胞的研究”课题组已基本解决了把猪血红细胞变为人血红细胞的关键问题，即“猪血人源化改造”。2018年4月，西北大学官网发表文章称，西北大学历时13年研制的“猪血代替人血”的血液替代品科技，将纳入西安市政府的重点战略协作合作中。2019年7月，健康报网报道，复旦大学医学院和浙江中医药大学两个课题组合作，利用糖苷酶技术对猪红细胞进行改造，可以快速有效解除人体对猪血红细胞的急性排斥反应，为猪血红细胞的临床应用打下基础。

复旦大学教授陈力介绍，猪血经特异的糖苷酶处理后，可有效解除急性溶血反应，该成果对保证在紧急条件下的大量供血具有重要意义。

猪皮可以治烧伤还可以制成眼角膜

植皮术是烧伤整形科的常规手术，临床上皮肤移植主要有自体移植、同种异体（人类向人类）移植及异种（动物向人类） 移植三种。异种皮肤移植主要是指生物敷料（如经过制备的猪皮、鱼皮等）移植到患者身上。

▲2021年河南周口一家医院用整张猪皮治疗大面积烧伤患者。图片来源/网络

据广州日报2006年8月16日的报道，佛山市第一人民医院烧伤科有一个科研成果：“猪皮治疗烧伤”技术，这个技术曾获广东省科技进步二等奖。2006年9月，相关科研人员受到在巴西举行的 第十三届国际烧伤年会邀请，对“猪皮治疗烫伤”技术进行专题报告。

报道中提到，该院烧伤科的技术使用的是“猪基质”（脱细胞真皮基质），将其贴在创面伤口上后，可以给伤口增加临时的保护，防止细菌感染，减少败血症的发生。伤口愈合之后，猪基质就会脱落，露出新长的皮肤。

国内使用猪皮进行烧伤治疗的案例有很多。值得注意的是，由于存在排斥反应，烧伤切痂后创面覆盖仍以自体皮肤移植为首选。而异体皮肤或异种皮肤移植后最终会因排斥反应而坏死脱落，临床上只有在大面积烧伤患者自体皮源短缺时，才会借助异体皮或异种皮作为创面临时覆盖物，为抢救患者赢得时间。

关于猪皮还有更神奇的应用，2022年8月，瑞典一个科研团队在《Nature》的子刊《自然生物科技》上发布的一篇文章称，研究人员使用猪皮成功使20名失明患者恢复了视力，且无不良反应。

该论文介绍了他们的办法，首先从猪皮中提取胶原蛋白，经过纯化、消毒、冻干。随后加入无菌的磷酸盐缓冲盐水形成胶原蛋白溶液，然后用真空蒸发技术控制浓度。最后，用特殊手段处理松散的胶原蛋白分子，形成了坚固透明的材料，一个“猪皮眼角膜”就新鲜出炉了。

研究人员在印度和伊朗为20名视障患者中植入猪皮合成的眼角膜，结果移植两年后，均无不良反应，所有患者的视力改善到与接受传统人类眼角膜移植相同的水平。不过这项研究还没有大规模应用。

异种器官移植也面临技术和伦理风险

目前猪的部分器官和组织移植已经获得了一些成果，但重要内脏比如猪的心肾肝肺的移植，依然处于研究之中。2021年10月，纽约大学朗格尼健康医疗中心首次将基因编辑猪的肾脏与脑死亡人类患者的血管相连，观察到肾脏开始工作，没有立即发生排斥反应。近期，研究者又将基因编辑猪的肾脏移植至恒河猴体内，已将最长生存期延长至一年以上。

2017 年 9 月，在美国巴尔的摩召开的第 14 届国际异种移植协会大会上，亚特兰大埃默里大学团队宣布他们实验室的一只猕猴接受了基因改造过的猪肾脏的移植后400多天才发生排斥反应，比此前记录延长了数个月。德国慕尼黑大学团队在狒狒身上进行了猪心脏移植，移植物坚持了 90 天。

虽然各项研究都在积极推进，但异种移植技术也面临着诸多质疑。纽约大学生物伦理学教授阿特·卡普兰表示，伦理道德层面的问题应当被有关研究者考虑进来，该类手术应用的基因改造技术可能会“触犯”医学伦理的禁区。

▲猪可能向人体移植的器官和组织包括皮肤、心脏、肝、胰腺、肾、肺等。图片来源/Nature

武汉大学中南医院心血管病医院院长、心外科专家刘金平认为，未来一旦这项技术大规模应用，会面临着复杂的伦理问题。“把猪心脏移植到人体，这也许只是一个开端。如果将动物的肾脏、肝脏、肺等器官都用于人体的器官移植，那么未来我们将如何界定这个人的属性呢？这首先是个伦理问题，我们人类能否接受这种改变？”

此外，刘金平还警告说，进行跨物种器官移植的手术后，面临疾病和病毒的传播风险。“艾滋病等都是从动物传播到人类的疾病。许多动物身上还有人类不知道的病毒，究竟有多少种病毒隐藏在猪身上，谁也不知道。在这个未知领域到底有多大的危害，现在还不好判断。”

此外，异种器官会对人的生理和心理产生怎样的影响？一般猪的寿命在15年左右，那么移植猪器官是不是会加速受体的老化呢？很多问题目前尚未得到很好的回答。

上海交通大学医学院附属瑞金医院副院长、心脏外科专家赵强教授指出，目前全球移植器官严重短缺，每天都有人在等待中离世。在我国，每年晚期心衰患者多达150万人，但真正能接受移植的病人约在500人到600人左右。心脏移植从技术上来说，基本已没有任何难度，手术成功率在95%以上。但没有供体，那么多患者，谁来拯救？

异种器官移植到底是为人类造福，还是打开了一个“潘多拉魔盒”，这还需要技术、伦理、法律法规方面不断研究、讨论和完善。为了不让生命在等待中死去，科学家总是在挫折中一次次开启新的探索。赵强说：“用患者自身的细胞通过实验室培养制造出一个人造的、有血有肉的心脏，这样的心脏从伦理上、理论上、技术上来说都是完美的供体。”但这样的技术目前还有待突破。

上游新闻据每日经济新闻、成都商报、新华社、中新网、健康报网、西北大学官网、极目新闻、环球科技、瞭望周刊等综合

编辑：杨波

责编：王蓉 李洋

审核：冯飞

标签：