世界首例豬腎移植人體成功？專家看好3D打印器官應(yīng)用前景

來源：長江日報


同濟醫(yī)院器官移植研究所所長陳知水教授接受長江日報記者專訪,。長江日報記者武葉 攝

長江日報大武漢客戶端11月4日訊（記者武葉）“豬腎成功移植人體！”近日，一條轟動醫(yī)學(xué)界的新聞迅速刷屏。

據(jù)路透社報道,，美國紐約大學(xué)朗格尼健康中心日前實施了一臺特殊的腎移植手術(shù)——接受移植者，是一名腦死亡病人,；移植的腎臟,，來自一只經(jīng)過基因改造的豬。醫(yī)生沒有直接將豬腎放入患者體內(nèi),，而是將其連接到患者的大腿血管,，并將豬腎在體外保存。術(shù)后,，豬腎正常工作了54個小時,。

歡欣鼓舞之余，該成果是否意味著豬腎可以替代人腎,？異種器官移植距離臨床應(yīng)用還有多遠,？11月3日，同濟醫(yī)院器官移植研究所所長陳知水教授接受長江日報記者專訪,。


同濟醫(yī)院器官移植研究所所長陳知水教授,。（資料圖）

豬腎移植“只是萬里長征走出一小步”

記者：您如何評價首例豬腎移植的意義？

陳知水：科學(xué)家進行了一次有益的臨床嘗試,，準確地說還不算正規(guī)的臨床移植,，原因有三方面：首先，這次腎移植在體外進行,，沒有將豬腎放進實驗對象體內(nèi),；其次，實驗對象已經(jīng)腦死亡,，試驗不是以治療疾病或挽救生命為目的,，屬于“臨床前”或“亞臨床”的試驗；第三,，實驗持續(xù)的時間很短,，只有54個小時。介于這三點,，豬腎移植距離臨床應(yīng)用還有很遙遠的距離,，只能說萬里長征走出了一小步。

記者：為什么選擇豬作為實驗?zāi)Ｐ停?br />
陳知水：選擇異種器官移植的模型,，原則上與人類血緣關(guān)系越相近越好,，比如靈長類的猴子、猩猩,、狒狒等,。為什么不選擇它們而選擇豬？我認為基于三方面考慮：首先，靈長類動物作為人類“近親”,，種群數(shù)量有限,，不利于大規(guī)模地推廣應(yīng)用；其次,，猴子相對人類而言體型太小,，豬的體重與人類更加接近，生理系統(tǒng)也跟人相近,；最后,，豬作為食物來源被飼養(yǎng)，種群數(shù)量穩(wěn)定可控,，用于器官移植產(chǎn)生的倫理問題也較少。正因為這些顯著的優(yōu)勢,，把豬作為異種器官移植的最佳研究對象,，在國內(nèi)外已成為共識。

跨物種器官移植面臨三大難題

記者：跨物種器官移植有哪些難點,？

陳知水：主要有三大難題,，排斥反應(yīng)、倫理問題和生物安全,。

排斥反應(yīng),，指生物體對不屬于自身的組織器官會發(fā)起攻擊，這是免疫系統(tǒng)正常反應(yīng),，就像一個國家在遭遇外敵入侵時,，一定會調(diào)動部隊去抵抗是一個道理。人們在探索器官移植的過程中,，碰到最大的瓶頸就是排斥反應(yīng),，直到1978年史上第一個選擇性免疫抑制劑“環(huán)孢素”開始用于臨床器官移植，大大提高了手術(shù)存活率,，人體器官移植從此進入一個黃金時代,。即便如此，目前尚無任何藥物可以逆轉(zhuǎn)慢性排異現(xiàn)象,，因此器官移植患者需要終身服用免疫抑制劑,。

同種之間排斥反應(yīng)尚且如此，何況不同物種之間呢,？我們在這個案例中看到,，用于移植的豬腎經(jīng)過改造，通過基因編輯去除了豬細胞中一種名為α-Gal的糖分子,，避免移植后出現(xiàn)超急性排斥,。因此，手術(shù)后移植腎成功工作了54小時,。然而,，解決了超急性排斥反應(yīng)后,，還面臨著急性排斥反應(yīng)和慢性排斥反應(yīng)。54小時的工作時長,，顯然無法解決任何實際問題,，因此距離臨床應(yīng)用還很遙遠。

既然排斥反應(yīng)是異種器官移植的最大障礙,，我們能否找出所有引起排斥反應(yīng)的基因片段,，通過基因編輯加以改造呢？這就又涉及一個倫理學(xué)問題,，當我們?nèi)コ�更多豬的基因,，進行更多人源化改造，豬的外形和內(nèi)核都有可能發(fā)生改變,，也就是說豬不再是豬了,，我們在試圖創(chuàng)造一個新的物種，有悖倫理,。

此外,，跨物種的器官移植，繞不開生物安全的問題,。動物體內(nèi)攜帶很多已知或未知的病毒,、細菌，有可能通過器官移植轉(zhuǎn)移到人體,，如果這些病毒微生物可以在人際傳播,，就有引發(fā)傳染病流行的風險。2015年,，華人女科學(xué)家利用基因編輯技術(shù),，成功“剪”掉了豬基因中可能有害的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒基因，取得了重大突破,。然而,，在這一種病毒以外，未知的風險還有很多,。

這些來自豬的組織已應(yīng)用于臨床

記者：圍繞異種器官移植,，目前國內(nèi)外都取得了哪些進展？

陳知水：根據(jù)文獻資料,，1905年,，法國科學(xué)家將兔腎切成薄片植入腎衰竭兒童體內(nèi)，是世界上第一例異種器官移植手術(shù),。16天后,，該名兒童死于排斥反應(yīng)引發(fā)的肺部感染。

此后，科學(xué)家進行了無數(shù)次嘗試,，多以失敗告終,。直到1964年，美國科學(xué)家將6只狒狒的腎臟植入人體,，受體在使用免疫抑制劑后最長存活9個月,，這是全球第一例成功的異種腎移植，再次燃起了醫(yī)學(xué)界探索異種器官移植的熱情,。

基因編輯技術(shù),，為異種器官移植帶來了希望。2016年,，西京醫(yī)院將敲除了13個基因的豬作為供體,，將它的心、肝,、腎分別移植給3只恒河猴,，術(shù)后移植肝和受體猴存活了16天，為豬猴輔助性肝移植國際最長存活時間,。

2018年，世界權(quán)威科學(xué)期刊《自然》發(fā)布了一篇論文,，德國科學(xué)家選取14只幼年豬,，將它們的心臟進行人源化的基因修飾后移植到狒狒體內(nèi)，術(shù)后狒狒正常存活超過半年,。

不論國內(nèi)還是國外,，目前進行的主要是一種過渡性嘗試，比如選擇靈長類動物代替人作為實驗對象,，把豬的器官移植到猴子,、猩猩、狒狒體內(nèi)進行觀察,。從動物之間的跨物種器官移植,，過渡到從動物到人體的器官移植，需慎之又慎,！截至目前,，我國尚無類似實驗的先例。


陳知水所長（右）接受長江日報記者（左）專訪,。

記者：有哪些動物的組織器官被成功應(yīng)用,？

陳知水：目前廣泛應(yīng)用于臨床的主要是皮膚、瓣膜,、骨骼等動物組織,，與器官相比，這些組織的結(jié)構(gòu)更簡單，功能更單一,。

例如,，豬的心臟瓣膜在臨床使用十分廣泛。心臟瓣膜可以控制心臟周圍血液的流動,，用于移植的豬心臟瓣膜通過化學(xué)方法清除了細胞,，移植后不會引起排斥反應(yīng)。

豬胰島素用于糖尿病治療也有百年歷史,，自豬胰腺提取的豬胰島素,，僅有一個氨基酸與人胰島素不同，因此療效比牛胰島素好,，副作用也比牛胰島素少,。

去掉活細胞的豬骨、豬角膜也在21世紀應(yīng)用于臨床,，能部分替代原有人體器官功能,。其他來自豬的組織還有皮膚、關(guān)節(jié),、肌腱,、韌帶等等。

看好3D打印人體器官的應(yīng)用前景

記者：解決器官供需缺口還有哪些出路,？

陳知水：器官短缺是個世界性難題,。我國器官捐獻和移植的絕對數(shù)量均位居世界第二位，但由于患者基數(shù)龐大,，供需之間仍存在巨大缺口,。全國每年約30萬人需要做器官移植，但能獲得移植機會的不足2萬人,，供需比例約為1:15,。

解決這一問題，除了探索異種器官移植以外,，還有沒有別的辦法,？我認為，通過3D打印技術(shù)實現(xiàn)器官再造,，是更有前景的研究方向,。

3D打印通過“自下而上”的材料累加成型，像蓋房子一樣一磚一瓦地逐漸搭砌,。與傳統(tǒng)打印機不同的是,，3D打印的“墨水”可以是塑料、金屬,、陶瓷,、甚至是細胞,。

目前，3D打印的關(guān)節(jié),、骨骼,、牙齒、氣管均已在臨床使用,。盡管與之相比,，心、肝,、脾,、肺、腎等器官結(jié)構(gòu)和功能更加復(fù)雜,，但既然已成功邁出第一步,，由簡單到復(fù)雜的不斷進步就值得期待。

不妨暢想一下,，未來當一名患者出現(xiàn)腎衰竭,，我們可以對他的干細胞進行體外分化，培養(yǎng)出大量有功能的腎臟細胞,，然后通過3D打印技術(shù)逐層打印組織,、血管、細胞,，精準再造一個腎臟,。它由患者自身組織分化而來，不會發(fā)生排斥反應(yīng),，不攜帶細菌和病毒，也不存在倫理學(xué)的問題,，這個聽上去像天方夜譚一樣的暢想,，實則未來可期！

【編輯：余麗娜】