首例豬心移植患者去世,，未來3D生物打印或成為器官移植最合適技術(shù)路線

來源：丁香醫(yī)生

是開始,，不是結(jié)束。

美國馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)中心昨日宣布,，全球首名接受豬心臟移植手術(shù)的患者 David Bennett 已經(jīng)死亡,。

圖片來源：Twitter@UMMC

醫(yī)學(xué)中心并沒有透露具體死因，只提到了 Bennett 在幾天前病情突然惡化,，他拒絕了積極的搶救,，和家人通話后于周二安靜的離開人世。

Bennett 先生完成豬心臟移植的新聞仿佛就發(fā)生在昨天,。第一次：豬心移植到了人身上,！從移植，到死亡,，還不太到兩個月,。

兩個月的生命，在漫長的歲月面前顯得很短暫,。費時費力的手術(shù),，并沒有一個讓世人震驚的生命延續(xù)，是豬心臟手術(shù)移植人類失敗了嗎,？

縱觀歷史,，這是一次偉大的成功

具體死因未公布，但有較大的概率是死于移植術(shù)后排斥反應(yīng),�,！肛i心移植」新聞報道之后，在專業(yè)人士看來,，就有后續(xù)排斥反應(yīng)的隱憂,。

豬心臟針對超急性排斥反應(yīng)和豬基因組中潛伏的病毒進行了基因敲除，同時導(dǎo)入了部分人類基因,。 但是引起急性免疫排斥和慢性排斥反應(yīng)的基因靶點尚未做處理,。 所以發(fā)生器官排斥是理論上的必然，只是時間問題。

結(jié)果也確實如預(yù)想中那樣并不美好,，但當我們回顧歷史,，就不難發(fā)現(xiàn)這次基因編輯豬心臟移植手術(shù)的巨大進步。

1984 年 10 月 14 日早上 6 點 55 分,，F(xiàn)ae 女嬰出生,。但是這個可憐的孩子卻患有嚴重的先天性心臟病，在當時別無他法,。為了嘗試挽救生命,，醫(yī)生和她的父母決定嘗試為她移植一顆狒狒的心臟。

這個想法看似瘋狂,，但確實有一定的理論依據(jù),。狒狒的心臟和新生兒心臟大小接近，功率和能耗更接近患者需求,。而且新生兒免疫系統(tǒng)尚不完善,，可能會對異種生物的心臟有更好的耐受性。

10 月 26 日,，手術(shù)完成,，一顆狒狒的心臟取代了她自己衰竭的心臟。這一新聞當時在全球引起高度關(guān)注,，F(xiàn)ae 女嬰與病魔斗爭的每一天都在被爭相報道,。術(shù)后兩周時，她已經(jīng)創(chuàng)造了異種動物心臟人體移植的存活記錄,。一切似乎都很順利,。

然而，排斥反應(yīng)還是突如其來發(fā)生了,。更大劑量的免疫抑制劑讓心臟勉強活了下來,，卻摧毀了孩子稚嫩的腎臟，最終腎衰竭加上免疫排斥,，F(xiàn)ae 女嬰的生命定格在術(shù)后第 21 天,。

從 21 天，到 2 個月,，從相對免疫排斥小的新生兒,，到免疫成熟的成年人，人類在異種器官移植方面,，已經(jīng)取得了艱難的進步。

是 Bannett 唯一的生命挽救手段

豬心臟移植,，很可能是 Bennett 的唯一機會,。

在同意接受移植手術(shù)之前，他已經(jīng)充分了解了手術(shù)的風險。在接受手術(shù)前的六個多星期,，他因為危及生命的心律失常入院,，只能通過體外膜氧合(ECMO)的心肺搭橋機維持生命。除了不在常規(guī)的移植等待名單上,，他還因嚴重心律失常被認為不符合使用人工心臟泵的條件,。

圖片來源：mdpi.com可以救命的人工心臟泵也用不了

他的原裝心臟已經(jīng)幾乎沒有功能，而且已經(jīng)完全沒有了生理性心臟節(jié)律,，甚至需要使用 ECMO 進行人工氧合,。

要么一輩子連接在 ECMO 上，要么就是接受豬心臟移植,。

拋開花費不談,，ECMO 本身使用時間長了也可能出現(xiàn)兇險的感染、凝血功能紊亂,。

在充分了解了這些以后,，他自己也說：要么死，要么做（豬心臟）移植,。這是「黑暗中的一槍」,。

多出的這兩個月生命，雖然沒有回到家中,，但 Bennett 先生有了與家人交流的時光,，可以下地走路，與家人一起吃飯,，還愉快的觀看了超級碗直播,。

圖片來源：dicardiology.com術(shù)后恢復(fù)中的 Bennett 和他的醫(yī)生

對于他來說，這個不得不的選擇或許減少了生命的遺憾,。

豬心臟移植,，凝結(jié)著人類的不懈努力

雖然選擇是不得不進行的，但豬心臟移植在今天并不是草率的,，與 40 年前的勇敢嘗試比起來,，背后有了更深的理論基礎(chǔ)和技術(shù)進步。

基因編輯,，是讓豬心臟等異種器官移植得以成功的基礎(chǔ),。

通過基因編輯，可以讓豬心臟更加「接近」于人類心臟,，以避開盡可能多的排斥反應(yīng),，順利長期存活下來。

第一步,，敲除超急性排斥靶點,。

跟進目前披露的一些信息來看,，這顆基因編輯的豬心臟應(yīng)該至少敲除了 α-gal（α-半乳糖苷酶）基因，這是引起超急性排斥反應(yīng)的重要靶點,。

其他有可能敲除的還包括 CMAH 基因,、β4GalNT2 基因、ASGR1基因等,，它們所表達的蛋白,，可能迅速被受體的免疫細胞識別并攻擊，引起反應(yīng)危及受體生命,。

第二步,，敲除潛伏的病毒相關(guān)基因。

比如豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（PERV）類似于 HIV 病毒,，它會將自己的遺傳信息轉(zhuǎn)化為 DNA,，整合到受體的基因中，實現(xiàn)永久性的潛伏,。一旦條件允許,，這段基因就會開始轉(zhuǎn)錄、翻譯,，最后包裝成成品病毒,，感染受體使其患病。跟 HIV 感染一樣無法完全治愈,。

感謝楊璐菡博士的工作,，自 2015 年起通過「基因剪刀」，CRISPR-Cas 9 技術(shù)可以越來越成熟,、完全地剪掉豬基因中的前病毒,。

圖片來源：中國青年報畢業(yè)于北京大學(xué)的「基因剪刀手」楊璐菡博士

第三步，引入部分人類基因,。

一些人類基因也可以導(dǎo)入基因編輯動物的基因組中,，例如人 CD55 、人 CD59,，這兩個都是重要的人補體抑制因子,，這種因子可以理解為天然的抑制免疫調(diào)節(jié)劑，可減少超急性排斥反應(yīng)和炎性反應(yīng)的發(fā)生,，保護異種移植組織器官,。

以上就是目前已經(jīng)成熟并且披露過的用于異種器官移植的技術(shù)進步。

不過,，排斥反應(yīng)除了超急性,，還有急性和慢性，其中急性主要是人類同種器官移植排斥反應(yīng)相關(guān)的 ABO 血型和 HLA 復(fù)合體介導(dǎo)的,，要解決這些,，涉及到的基因位點就更多了,，并且還有不確定性。

這次的豬心臟移植是不是用到了其他基因編輯技術(shù)還有待后續(xù)公布,。

不可否認的是，這次嘗試,，又朝著實用化基因編輯動物器官人體移植的目標,，跨進了一大步，我們這一代人大概率是要見證這個技術(shù)實現(xiàn)實用化的,。

只是我們還要對這種進步抱有審慎的態(tài)度,，等待很多技術(shù)細節(jié)的公布，比如最重要的幾點：

患者直接死因是什么,？感染,？排斥？藥物引起的器官衰竭,？

編輯的基因都有哪些,？分別負責什么功能？

患者機體對異種器官的免疫攻擊有多嚴重,？

這些謎題解開將寄希望于幾個月后學(xué)術(shù)期刊上的嚴肅報道,。或許會有尸檢,、心臟組織切片檢查,、免疫學(xué)檢查和詳細的病史信息。搞清楚了它們,，才能知道這一步到底向前邁了多遠,。

不止豬心臟移植這一招

選擇豬心臟進行移植，歸根結(jié)底是為了解決供體器官不足的情況,。除了目前試驗性的這基因編輯豬心臟之外,，還有哪些方法呢？

一,、嵌合體動物技術(shù)

嵌合體動物技術(shù),，即所謂的「奇美拉」。

與對豬的多種基因進行編輯,，取得基因編輯的豬器官不同,，奇美拉的大體思路是對豬的受精卵進行基因編輯，使其無法長出某個器官,，然后在早期胚胎階段導(dǎo)入人的干細胞,，最后由人干細胞在豬的胚胎內(nèi)發(fā)育出人的器官用于移植。這個技術(shù)路線最大的阻礙是醫(yī)學(xué)倫理,。

圖片來源：Juan Carlos Izpisua小鼠/大鼠嵌合體胚胎

有科學(xué)家擔心,，萬一某部分人體細胞發(fā)育成嵌合體的大腦,，那么嵌合體會不會有人的意識？未來應(yīng)該被看作是動物,，還是人,？如果在這個倫理問題上管控太松，未來可能會有我們無法預(yù)知的,，更加棘手的倫理問題,。

斯坦福大學(xué)進行的人羊嵌合體胚胎也僅僅維持了 28 天，胚胎就被銷毀了,，即便這個羊胚胎內(nèi)只有不足萬分之一的細胞是人類細胞,。

二、組織工程/生物 3D 打印

組織工程技術(shù)簡言之,，就是用合成或者處理過的生物材料作為支架,，然后將種子細胞接種到支架上，使之形成一種類似于生物組織的復(fù)合體,，用來修復(fù)組織或器官的缺損,，而生物 3D 打印則是組織工程技術(shù)的進階版本。

將具有流動性的材料和種子細胞充分混合后,，直接按照器官的空間結(jié)構(gòu)打印成具有功能的模擬器官或者組織,。目前已經(jīng)實現(xiàn)了腎臟、心臟,、氣管,、皮膚的生物 3D 打印，但這些人造器官的功能,、微觀尺度的結(jié)構(gòu)還頗為差強人意,，還有很遠的路要走。

圖片來源：dovepress.com石墨烯 3D 打印組織示意圖

還有一種特殊的組織工程,，就是用脫細胞器官接種種子細胞后形成器官,。

比如一位患者需要心臟移植，但難以配型,。則可以用不符合移植條件的人類或豬心臟進行脫細胞處理,，然后用患者干細胞擴增后加入脫細胞器官，最終使其重新成為有功能的器官,。但是目前這種技術(shù)僅能夠用于小鼠,、兔子大小的動物。因為人的心臟實在是太過于巨大,，組織工程器官的供氧很成問題,。

致敬探索者
2020 年，中國器官移植發(fā)展基金會理事長黃潔夫曾公開表示,，每年因終末期器官衰竭而苦苦等待器官移植的患者約有 30 萬人,，而每年器官移植數(shù)量僅約 2 萬例,，移植的缺口很大。

「器官移植目前是挽救終末期器官衰竭患者的重要醫(yī)療手段,，但沒有捐獻就沒有移植,。」

器官移植的供體缺乏問題在全球范圍內(nèi)都是非常嚴峻的,，開發(fā)同種器官移植的替代技術(shù)可以說是絕境中的無奈,。

然而我們是這樣一群古人類的后代：當面臨絕境時，他們選擇孤注一擲向命運發(fā)起挑戰(zhàn),，而不是溫和地走入那良夜，如同待宰的羔羊,。這種不屈不撓的勇氣和善于改造世界的智慧在我們的基因里奔流不息,。

正如阿波羅登月計劃的奠基人肯尼迪曾經(jīng)說過的：

We choose to go to the moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard.

請記住 Fae 女嬰，也請記住 David Bennett,。豬心在他身體里跳動的兩個月,，也是他為全人類活的兩個月。

我們熟悉邁出了一小步的阿姆斯特朗,，也應(yīng)該記得探索道路上的科馬洛夫和挑戰(zhàn)者號航天飛機,。

向所有探索者致敬！