劉雪莉, 胡雪峰

(福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,福建省發(fā)育與神經(jīng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福州 350117)

器官移植是治療終末期器官衰竭的有效方法。雖然我國(guó)每年有大量患者需要進(jìn)行器官移植,但是在傳統(tǒng)文化、倫理道德,以及社會(huì)心理等多重綜合因素的影響下,愿意進(jìn)行遺體捐贈(zèng)提供供體器官的數(shù)量十分稀少。這種器官移植供需關(guān)系的嚴(yán)重失衡使患者獲得器官移植的機(jī)會(huì)很小,且等待移植的時(shí)間過(guò)長(zhǎng),導(dǎo)致許多患者至死都未能等到合適移植的器官。而異種器官移植則有望成為解決移植供需關(guān)系嚴(yán)重失衡問(wèn)題的有效方案。

早在二十世紀(jì)初,就有人試圖將動(dòng)物作為臨床移植器官供體。例如,在1905年,法國(guó)的Princeteau將兔腎移植到人身上,患者在術(shù)后的第16 d出現(xiàn)排斥反應(yīng)死亡[1]。而由于非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物(non-human primates,NHPs)與其他物種相比在進(jìn)化上更接近人類(lèi),故在20世紀(jì)的20～90年代,科學(xué)家們進(jìn)行了大量涉及NHPs(主要是黑猩猩)的移植實(shí)驗(yàn)。在20世紀(jì)60年代,Reemtsma曾嘗試將黑猩猩的腎移植到患者體內(nèi);1964年,Hardy進(jìn)行了第1例人類(lèi)心的移植手術(shù)——將黑猩猩的心移植到人體內(nèi);1966年,Starzl進(jìn)行了第1例人類(lèi)肝的移植手術(shù)——將黑猩猩的肝移植到人體內(nèi)[2]。在這些實(shí)驗(yàn)中,NHPs的移植物在患者體內(nèi)的存活時(shí)間非常短,最終均以失敗告終。人們逐漸意識(shí)到NHPs作為移植器官來(lái)源存在著一系列不足:(1)NHPs的數(shù)量相比于需要器官移植的龐大患者人群來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,且NHPs繁殖率低,世代周期長(zhǎng),一胎產(chǎn)仔數(shù)少;(2)飼養(yǎng)成本高;(3)器官尺寸與人類(lèi)不匹配;(4)感染人畜共患病的風(fēng)險(xiǎn)較高;(5)NHPs與人類(lèi)親緣關(guān)系較近會(huì)帶來(lái)倫理問(wèn)題。鑒于上述問(wèn)題,人們開(kāi)始尋找適合的非NHPs的供體物種。而豬憑借其種類(lèi)豐富,繁殖能力出色,遺傳性狀穩(wěn)定,與人相似的解剖學(xué)和生理學(xué)指標(biāo)等先天優(yōu)勢(shì),成為優(yōu)質(zhì)的移植器官供體。

1 豬作為移植器官供體的天然優(yōu)勢(shì)

小型豬是一種優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)材料,廣泛應(yīng)用于心血管疾病和消化系統(tǒng)疾病的研究以及器官異種移植等領(lǐng)域[3-6]。中國(guó)遼闊的國(guó)土面積和龐大的養(yǎng)豬業(yè)使得其具有豐厚的小型豬資源。此外,由于我國(guó)小型豬多產(chǎn)于偏遠(yuǎn)山區(qū), 當(dāng)?shù)鬲?dú)特的地勢(shì)地貌使得小型豬具有天然的封閉群特性和高度近交等先天優(yōu)勢(shì)。用于移植實(shí)驗(yàn)的小型豬體型矮小(成年后一般為40～80 kg),食性廣泛,雜食,食量大,性格溫順,具有與人相似的解剖學(xué)和生理學(xué)指標(biāo)(Table 1),體現(xiàn)出其他實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不可替代的優(yōu)越性,國(guó)內(nèi)目前使用的小型豬主要有五指山小型豬、巴馬小型豬、陸川小型豬、貴州小型豬、版納微型豬、藏香小型豬、蕨麻小型豬等品系,而且各種品系的小型豬種源單一,長(zhǎng)期以高度近交的方式繁殖,遺傳性狀穩(wěn)定,自然情況下平均壽命為15 年左右[7, 8]。小型豬的繁殖能力出色,初配年齡早(約為155～190 d),發(fā)情周期短(約21 d),發(fā)情持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(持續(xù)約3 d),每窩產(chǎn)仔數(shù)較多(約6～8頭)且存活率高[9]。同時(shí),由于豬和人在進(jìn)化上的親緣關(guān)系相距較遠(yuǎn),受者患人畜共患病的風(fēng)險(xiǎn)較小,且與使用NHPs作為移植器官供體相比,使用豬引發(fā)的倫理爭(zhēng)議較少。

Table 1 The ratio of organ weights between pigs and human[8]

2 豬器官移植的生理學(xué)障礙克服

豬器官移植入人類(lèi)或NHPs體內(nèi)后會(huì)出現(xiàn)一系列生物學(xué)障礙,例如免疫細(xì)胞引起的排斥反應(yīng)、補(bǔ)體對(duì)移植物的攻擊、豬異種抗原引起的排斥反應(yīng)、凝血功能障礙和炎癥反應(yīng)等。而這些障礙目前已通過(guò)基因工程技術(shù)和藥物抑制等手段得以克服。

2.1 抑制免疫細(xì)胞引起的排斥反應(yīng)

在接受豬器官移植后,受體中的免疫細(xì)胞,例如自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell,NK cell)、巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞會(huì)浸潤(rùn)異種移植物,從而引發(fā)免疫排斥反應(yīng)。

2.1.1 抑制NK細(xì)胞引起的排斥反應(yīng) NK細(xì)胞能區(qū)分自身細(xì)胞和異體細(xì)胞,并自發(fā)溶解異體細(xì)胞(不需免疫系統(tǒng)的指令或其他細(xì)胞的配合),這使它們能識(shí)別豬器官移植物并引發(fā)排斥反應(yīng)。在豬器官移植入人體內(nèi)時(shí),NK細(xì)胞通過(guò)直接接觸裂解或激活豬的內(nèi)皮細(xì)胞,促進(jìn)促炎因子的分泌,誘導(dǎo)豬主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化[10]。此外,NK細(xì)胞也可通過(guò)表面的受體FcγRIII(CD16)識(shí)別沉積在移植物內(nèi)皮上的IgG抗體復(fù)合物,隨后釋放出細(xì)胞毒性物質(zhì)(穿孔素和顆粒酶),穿孔素在移植物細(xì)胞表面形成穿孔,使顆粒酶更易進(jìn)入移植物的細(xì)胞中,誘導(dǎo)其凋亡[11]。

已有報(bào)道稱,在豬內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)人類(lèi)白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)-Cw4,雖然降低了NK細(xì)胞黏附和細(xì)胞毒性,但不足以完全克服NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性[12]。而在α-1,3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶(glycoprotein alpha-galactosyltransferase 1,GGTA1)基因敲除豬的細(xì)胞中表達(dá)HLA-G1,可以有效抑制NK細(xì)胞的活化和增殖,減輕NK細(xì)胞對(duì)移植物的排斥[13]。此外,HLA-E與其在NK細(xì)胞上的主要受體NGK2A之間的相互作用能抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性和細(xì)胞因子的產(chǎn)生,因此,在豬心細(xì)胞中表達(dá)HLA-E能顯著降低人血灌注過(guò)程中NK細(xì)胞對(duì)心肌的浸潤(rùn),更好地保留心血管的功能[14]。

2.1.2 抑制巨噬細(xì)胞引起的排斥反應(yīng) 巨噬細(xì)胞是先天免疫系統(tǒng)的一部分,存在于許多人體器官中(例如肺、腎、骨髓和心血管)。巨噬細(xì)胞主要通過(guò)兩種機(jī)制在豬器官進(jìn)入受體后引發(fā)排斥反應(yīng)[15]:一種是通過(guò)激活T細(xì)胞促進(jìn)異種移植排斥反應(yīng)的發(fā)生。經(jīng)巨噬細(xì)胞處理并呈遞的抗原能激活部分T細(xì)胞,促使T細(xì)胞產(chǎn)生能促進(jìn)巨噬細(xì)胞滲透、破壞異種移植物的趨化因子或細(xì)胞因子。另一種是通過(guò)巨噬細(xì)胞自身的細(xì)胞毒性促使排斥反應(yīng)的發(fā)生。巨噬細(xì)胞能通過(guò)一氧化氮以及自身分泌的細(xì)胞因子,例如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白細(xì)胞介素(interleukin, IL)-1β等介導(dǎo)自身的細(xì)胞毒性[16, 17]。

Kogata等人[18]在豬主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)人類(lèi)CD177,有效地抑制了M1巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的異源性排斥反應(yīng)。此外,在豬內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)HLA-E亦能使移植物免受巨噬細(xì)胞的細(xì)胞毒性[19]。而Sakai等人[20]的體外研究結(jié)果表明,在豬細(xì)胞上表達(dá)人CD200能抑制巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的吞噬作用和細(xì)胞毒性。Toyama等人[21]發(fā)現(xiàn),將人表面活性劑蛋白A在豬內(nèi)皮細(xì)胞上異位表達(dá),能有效抑制異種移植中巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng)。

2.1.3 抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng) 將豬的器官移植入NHPs體內(nèi)后,受者體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生由T細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng),這種反應(yīng)將導(dǎo)致移植物中T細(xì)胞的滲透。而免疫抑制劑不能很好地抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng),且過(guò)度使用免疫抑制劑(例如抗人胸腺淋巴細(xì)胞球蛋白)容易增大細(xì)菌感染的風(fēng)險(xiǎn)。共刺激阻滯劑(例如抗CD154單克隆抗體,抗CD40抗體等)雖然能通過(guò)阻斷CD40-CD154信號(hào)通路抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng),但是它們的使用容易增大出現(xiàn)并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。

與使用共刺激阻滯劑相比,對(duì)豬進(jìn)行基因修飾能更安全地抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng)。通過(guò)在GGTA1基因敲除豬的細(xì)胞中表達(dá)HLA-G1,從而抑制T細(xì)胞的活化和增殖,減少移植物受到的由T細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng)[13]。研究證明,敲除豬的β2M和CIITA基因會(huì)顯著降低它對(duì)人T細(xì)胞應(yīng)答的免疫原性,從而有效緩解異基因免疫應(yīng)答[22]。體內(nèi)表達(dá)突變的人類(lèi)CIITA基因能減少豬的血管內(nèi)皮細(xì)胞上豬白細(xì)胞抗原(swine leukocyte antigen, SLA)II類(lèi)的表達(dá),從而抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng)[23]。敲除豬的主要組織相容性復(fù)合體I(major histocompatibility complex I,MHC I)類(lèi)蛋白質(zhì)也被證明能抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng)[24]。

2.2 抑制人類(lèi)補(bǔ)體的激活

補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白(complement regulatory protein,CRP)能保護(hù)細(xì)胞免受補(bǔ)體的攻擊,但其具有物種特異性,故豬的CPR無(wú)法阻止人類(lèi)補(bǔ)體攻擊移植物。研究表明,在人體內(nèi)預(yù)先存在的抗體與豬內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)合后,補(bǔ)體系統(tǒng)被激活,進(jìn)而引起免疫排斥反應(yīng)攻擊移植物[25]。

環(huán)孢菌素、甲基潑尼龍等藥物能耗盡或抑制補(bǔ)體的激活,但同時(shí)會(huì)顯著提高人體感染的風(fēng)險(xiǎn)[26]。與藥物相比,基因工程技術(shù)能更好地使豬器官免受補(bǔ)體系統(tǒng)的攻擊——將人類(lèi)CRP的基因引入豬體內(nèi)能在很大程度上阻止靈長(zhǎng)類(lèi)(包括人類(lèi)和NHPs)補(bǔ)體對(duì)移植物的損害,例如,在GGTA1基因敲除豬的主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)人類(lèi)的CD46,能有效抑制全身補(bǔ)體激活,防止補(bǔ)體介導(dǎo)的細(xì)胞裂解,保護(hù)移植物免受補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒性的影響[27]。人類(lèi)CD55在調(diào)節(jié)由抗原—抗體復(fù)合物通過(guò)經(jīng)典途徑引起的補(bǔ)體活化中發(fā)揮重要作用,故人類(lèi)CD55在豬上的表達(dá)能保護(hù)移植物免受補(bǔ)體介導(dǎo)的裂解或溶血[28, 29]。

2.3 維持凝血系統(tǒng)平衡

凝血功能失調(diào)是阻礙豬移植物存活的一個(gè)主要障礙,豬器官移植入受體后,抗體和補(bǔ)體介導(dǎo)內(nèi)皮激活,使豬的血管內(nèi)皮細(xì)胞從正常抗凝狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇倌隣顟B(tài),導(dǎo)致凝血功能失調(diào)。凝血功能失調(diào)會(huì)引起血栓性微血管病,該病表現(xiàn)為纖維蛋白沉積和血小板聚集,移植器官的血管被血栓阻塞,最終導(dǎo)致組織缺血性壞死。隨著凝血功能失調(diào)愈發(fā)嚴(yán)重,凝血因子被耗盡,可能會(huì)發(fā)生足以致命的消耗性凝血障礙[30]。

通過(guò)對(duì)豬進(jìn)行基因工程使其免受凝血功能失調(diào)的影響:將人類(lèi)凝血調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)基因(例如血栓調(diào)節(jié)蛋白(thrombomodulin,TBM)、內(nèi)皮蛋白C受體、組織因子抑制物、CD39)導(dǎo)入豬體內(nèi),從而維持移植物中的促凝與抗凝系統(tǒng)平衡[29, 31-33]。例如在表達(dá)人類(lèi)CD39的豬的富血小板血漿中,由ADP和膠原誘導(dǎo)的血小板聚集顯著延遲,即人類(lèi)CD39在豬上的表達(dá)有效預(yù)防了血小板介導(dǎo)的血栓形成[29]。因?yàn)樨i血管性血友病因子(von Willebrand factor,VWF)與靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物血小板糖蛋白Ib不相容,所以,患者移植豬器官后體內(nèi)血小板活化和消耗增加,最終導(dǎo)致血小板減少癥。據(jù)報(bào)道,人VWF在豬肺和肝中的表達(dá)顯著抑制了血小板粘附和活化,進(jìn)而減輕了血小板減少癥和凝血失調(diào)的癥狀[34]。

此外,古古甾酮和阿托伐他汀可以抑制血管細(xì)胞中組織因子(tissue factor,TF)的表達(dá)和血栓形成,即具有抗凝血作用[35, 36]。Cimeno等人[37]將基因修飾和藥物治療結(jié)合,將表達(dá)人類(lèi)內(nèi)皮細(xì)胞蛋白C受體、TBM、CD47、CD46、血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)的基因并敲除GGTA1基因的豬,用去氨加壓素和氯膦酸鹽脂質(zhì)體進(jìn)行預(yù)處理,使得灌注人血的豬肝在體外能維持較長(zhǎng)時(shí)間的生理學(xué)活性和促凝與抗凝系統(tǒng)的平衡,說(shuō)明該組合方案能有效保護(hù)移植入人體的豬肝移植物。

2.4 抑制炎癥反應(yīng)

即使是很小的豬移植物(例如動(dòng)脈補(bǔ)片)也會(huì)引起受體的炎癥反應(yīng),且炎癥反應(yīng)被證明會(huì)增強(qiáng)凝血功能失調(diào)[38]。某些藥物可以減少炎癥反應(yīng),例如治療自身免疫性疾病的藥物(甲氨蝶呤,他克莫司等)、IL-1受體拮抗劑(阿那白滯素)、靶向抑制IL-1β的單克隆抗體(卡那單抗)、他汀類(lèi)藥物(例如瑞舒伐他汀、西利伐他汀等)、組蛋白去乙?；敢种苿?例如ITF2357、SAHA、ITF2357等)、抗凝劑和溶栓劑(例如活化蛋白C、肝素等)、補(bǔ)體激活抑制劑(例如依庫(kù)珠單抗、甲磺酸萘莫司他等),但這些藥物在抑制炎癥反應(yīng)的同時(shí)也會(huì)降低宿主抵御感染的能力[39]。

人和豬的TBM之間存在分子不相容,故在豬細(xì)胞上的表達(dá)人TBM對(duì)維持抗凝狀態(tài)和抑制移植后的炎癥有重要意義[40]。HO-1及其衍生物具有抗凋亡和抗炎作用。人類(lèi)TNF-α誘導(dǎo)蛋白3(TNF alpha induced protein 3, TNFAIP3)具有雙重的細(xì)胞保護(hù)功能,即防止TNF誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和阻斷NF-kB活化以抑制炎癥反應(yīng)[41]。故將人TNFAIP3或HO-1基因引入豬體內(nèi)能保護(hù)移植物免受全身炎癥反應(yīng)[42, 43]。

2.5 滅活豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒

接受同種器官移植有較大的病毒感染風(fēng)險(xiǎn),例如巨細(xì)胞病毒,BK病毒、乙肝病毒和HIV病毒等均可能隨供體器官進(jìn)入人體,引發(fā)嚴(yán)重后果[44]。而與由人類(lèi)提供的同種器官相比,專(zhuān)門(mén)為器官移植而準(zhǔn)備的豬器官更加安全,供體豬在指定的無(wú)病原體室內(nèi)設(shè)施中繁殖、飼養(yǎng)和管理,以確保所有已知并被認(rèn)為有害的微生物沒(méi)有隨器官轉(zhuǎn)移。

但即便如此,豬器官中仍可能有潛在的病毒,例如豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(porcine endogenous retroviruses,PERVs)。PERV是一種在豬的各種組織和器官中均有表達(dá)的RNA病毒,該病毒可能會(huì)導(dǎo)致宿主出現(xiàn)免疫缺陷,PERV在體外可以感染人的某些細(xì)胞系(例如T細(xì)胞、B細(xì)胞系等),故人們擔(dān)心PERV會(huì)通過(guò)豬的器官轉(zhuǎn)移到人體內(nèi),進(jìn)而致人患病[45]。雖然暫無(wú)PERV致人患病的報(bào)道,但是,目前豬器官移植的臨床案例較少,不能完全排除PERV在豬器官移植過(guò)程中感染人體的可能。目前已能通過(guò)基因工程滅活PERV,例如運(yùn)用CRISPR-Cas9技術(shù)滅活PERV,用小干擾RNA技術(shù)抑制PERV的激活等[46, 47]。

3 基因工程技術(shù)優(yōu)化了異種移植適用豬的構(gòu)建方案

在過(guò)去二十年間,基因工程技術(shù)迅速發(fā)展,該技術(shù)是構(gòu)建異種移植適用豬的優(yōu)質(zhì)方案,常用于修飾異種移植供體豬的基因(Table 2),例如用于敲除3種在豬器官和組織中大量表達(dá)且引起異種移植免疫排斥的主要抗原GGTA1,胞苷單磷酸-N-乙酰神經(jīng)氨酸羥化酶(cytidine monophosphate-N-acetylneuraminic acid hydroxylase, CMAH)和β1,4 N-乙酰半乳糖胺基轉(zhuǎn)移酶2(β-1,4-N- acetylgalactosyltransferase 2, β4GalNT2)。

20世紀(jì)90年代初,人們通過(guò)顯微注射技術(shù)生產(chǎn)出一只表達(dá)人類(lèi)CD55蛋白的豬,這首次證明了對(duì)豬進(jìn)行基因工程是克服異種移植中產(chǎn)生的生物學(xué)障礙的有效手段[48]。顯微注射涉及將數(shù)千個(gè) DNA 拷貝注射到受精卵的原核中;將受精卵轉(zhuǎn)移到受體中,并篩選后代的外源 DNA 整合和表達(dá),其存在低效(只能獲得1%～4%的轉(zhuǎn)基因后代)、耗時(shí)、需要大量財(cái)力物力等缺點(diǎn),這些問(wèn)題極大地阻礙了這項(xiàng)技術(shù)在豬基因修飾上的應(yīng)用。此后,研究人員開(kāi)始使用人造核酸酶,例如鋅指核酸酶(zinc finger nucleases,ZFN)、轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALEN),對(duì)豬基因進(jìn)行修飾,二者都是通過(guò)蛋白質(zhì)識(shí)別特定的DNA序列,再用核酸酶切割該序列,該過(guò)程利用細(xì)胞的同源重組和非同源末端連接機(jī)制,引入或刪去靶序列上的特定DNA片段。Hauschild等人和Xin等人就曾分別通過(guò)ZFN和TALEN技術(shù)敲除了豬的GGTA1基因[49, 50]。而Lutz等人更是運(yùn)用ZFN技術(shù)實(shí)現(xiàn)了豬GGTA1和CMAH基因的雙敲除,與僅敲除GGTA1基因的豬外周血單個(gè)核細(xì)胞相比,雙敲除GGTA1和CMAH基因的豬外周血單個(gè)核細(xì)胞與人IgG的結(jié)合減少,人血清對(duì)其的毒性降低,說(shuō)明在敲除GGTA1基因的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步敲除CMAH基因可以更好地抑制豬器官移植后出現(xiàn)的排斥反應(yīng)[51]。

Table 2 Benefits of genetic engineering techniques for xenotransplantation in pigs

Table 3 Experiments of pig organ transplantation into the human body

但大量活性ZFN的設(shè)計(jì)和組裝過(guò)程復(fù)雜,工程量大,基因打靶效率相對(duì)較低;而與ZFN相比,TALEN具有較為容易的構(gòu)建過(guò)程和較高的基因編輯成功率,但要克隆出大且重復(fù)性高的TALE蛋白序列仍很困難[52]。2013年,Church的研究組首次使用成規(guī)律的間隔短回文重復(fù)序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeat, CRISPR)技術(shù),完成了RNA介導(dǎo)的人類(lèi)基因組編輯[53]。CRISPR技術(shù)的出現(xiàn)更是為3基因敲除豬(GGTA1,CMAH和β4GalNT2)的構(gòu)建提供了更加高效、安全的方案,最大限度地減少異種移植的抗體屏障[54]。近年來(lái),CRISPR基因編輯技術(shù)作為一種新的基因組編輯技術(shù),被證明能用更短的時(shí)間、更高的效率對(duì)一只豬的一個(gè)或多個(gè)基因進(jìn)行修飾,以解決豬器官移植中逆轉(zhuǎn)錄病毒傳播、免疫排斥、凝血功能失調(diào)和炎癥反應(yīng)等問(wèn)題[55, 56]。日漸成熟的基因工程技術(shù)降低了構(gòu)建異種移植適用豬的成本,使對(duì)豬基因進(jìn)行的修飾更加高效和安全,顯著優(yōu)化了異種移植適用豬的構(gòu)建方案。

4 問(wèn)題與展望

綜上所述,目前已能應(yīng)用基因工程和免疫抑制藥物等手段,克服豬移植物進(jìn)入受者體內(nèi)后出現(xiàn)的生物學(xué)障礙,且基因工程技術(shù)的日漸完善顯著優(yōu)化了異種移植適用豬的構(gòu)建方案。但至今所做的異種移植實(shí)驗(yàn)大多是將豬器官移植到非人類(lèi)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物(例如狒狒[57]、黑猩猩[2])體內(nèi),而這些實(shí)驗(yàn)尚不能完美地模擬豬器官移植入人體的狀況,所以人們開(kāi)始嘗試臨床實(shí)驗(yàn)——將基因修飾豬的器官移植入人體(Table 3)。在這些研究中豬器官在患者體內(nèi)的存活時(shí)間顯著延長(zhǎng),且發(fā)揮出了一定的生物學(xué)功能,例如2021年,Porrett與其同事將轉(zhuǎn)基因豬的雙腎移植到腦死亡的患者身上,在術(shù)后的72小時(shí)內(nèi),右腎能產(chǎn)生尿液,但腎小球?yàn)V過(guò)率很低,且隨著時(shí)間的推移尿流量減少[62]。這次研究顯示了豬器官異種移植的巨大進(jìn)展,并為豬器官移植進(jìn)入臨床研究提供了科學(xué)依據(jù),但與此同時(shí)也提出了新的問(wèn)題——腦死亡患者是否可以用作人體試驗(yàn)的中間過(guò)渡模型,即這類(lèi)患者是否能正確反映人體正常生理指標(biāo)。

最近,在美國(guó)食品和藥物管理局咨詢委員會(huì)上,大多數(shù)與會(huì)者的態(tài)度預(yù)示著基因工程豬的異種移植有望迎來(lái)臨床試驗(yàn)階段。但在豬器官異種移植真正進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)階段前,尚需一些準(zhǔn)備,除了要繼續(xù)完善科學(xué)技術(shù)以維持移植物的生理學(xué)活性和存活時(shí)間外,還要國(guó)家制定異種移植相關(guān)的法律法規(guī),確保豬器官異種移植進(jìn)入臨床后的規(guī)范化操作,最終實(shí)現(xiàn)豬器官移植到人體的臨床應(yīng)用,為終末期器官衰竭患者的治療提供有效方案。