世界首例猪肾移植人体成功？专家看好3D打印器官应用前景

来源：长江日报


同济医院器官移植研究所所长陈知水教授接受长江日报记者专访。长江日报记者武叶 摄

长江日报大武汉客户端11月4日讯（记者武叶）“猪肾成功移植人体！”近日，一条轰动医学界的新闻迅速刷屏。

据路透社报道，美国纽约大学朗格尼健康中心日前实施了一台特殊的肾移植手术——接受移植者，是一名脑死亡病人；移植的肾脏，来自一只经过基因改造的猪。医生没有直接将猪肾放入患者体内，而是将其连接到患者的大腿血管，并将猪肾在体外保存。术后，猪肾正常工作了54个小时。

欢欣鼓舞之余，该成果是否意味着猪肾可以替代人肾？异种器官移植距离临床应用还有多远？11月3日，同济医院器官移植研究所所长陈知水教授接受长江日报记者专访。


同济医院器官移植研究所所长陈知水教授。（资料图）

猪肾移植“只是万里长征走出一小步”

记者：您如何评价首例猪肾移植的意义？

陈知水：科学家进行了一次有益的临床尝试，准确地说还不算正规的临床移植，原因有三方面：首先，这次肾移植在体外进行，没有将猪肾放进实验对象体内；其次，实验对象已经脑死亡，试验不是以治疗疾病或挽救生命为目的，属于“临床前”或“亚临床”的试验；第三，实验持续的时间很短，只有54个小时。介于这三点，猪肾移植距离临床应用还有很遥远的距离，只能说万里长征走出了一小步。

记者：为什么选择猪作为实验模型？

陈知水：选择异种器官移植的模型，原则上与人类血缘关系越相近越好，比如灵长类的猴子、猩猩、狒狒等。为什么不选择它们而选择猪？我认为基于三方面考虑：首先，灵长类动物作为人类“近亲”，种群数量有限，不利于大规模地推广应用；其次，猴子相对人类而言体型太小，猪的体重与人类更加接近，生理系统也跟人相近；最后，猪作为食物来源被饲养，种群数量稳定可控，用于器官移植产生的伦理问题也较少。正因为这些显著的优势，把猪作为异种器官移植的最佳研究对象，在国内外已成为共识。

跨物种器官移植面临三大难题

记者：跨物种器官移植有哪些难点？

陈知水：主要有三大难题，排斥反应、伦理问题和生物安全。

排斥反应，指生物体对不属于自身的组织器官会发起攻击，这是免疫系统正常反应，就像一个国家在遭遇外敌入侵时，一定会调动部队去抵抗是一个道理。人们在探索器官移植的过程中，碰到最大的瓶颈就是排斥反应，直到1978年史上第一个选择性免疫抑制剂“环孢素”开始用于临床器官移植，大大提高了手术存活率，人体器官移植从此进入一个黄金时代。即便如此，目前尚无任何药物可以逆转慢性排异现象，因此器官移植患者需要终身服用免疫抑制剂。

同种之间排斥反应尚且如此，何况不同物种之间呢？我们在这个案例中看到，用于移植的猪肾经过改造，通过基因编辑去除了猪细胞中一种名为α-Gal的糖分子，避免移植后出现超急性排斥。因此，手术后移植肾成功工作了54小时。然而，解决了超急性排斥反应后，还面临着急性排斥反应和慢性排斥反应。54小时的工作时长，显然无法解决任何实际问题，因此距离临床应用还很遥远。

既然排斥反应是异种器官移植的最大障碍，我们能否找出所有引起排斥反应的基因片段，通过基因编辑加以改造呢？这就又涉及一个伦理学问题，当我们去除更多猪的基因，进行更多人源化改造，猪的外形和内核都有可能发生改变，也就是说猪不再是猪了，我们在试图创造一个新的物种，有悖伦理。

此外，跨物种的器官移植，绕不开生物安全的问题。动物体内携带很多已知或未知的病毒、细菌，有可能通过器官移植转移到人体，如果这些病毒微生物可以在人际传播，就有引发传染病流行的风险。2015年，华人女科学家利用基因编辑技术，成功“剪”掉了猪基因中可能有害的内源性逆转录病毒基因，取得了重大突破。然而，在这一种病毒以外，未知的风险还有很多。

这些来自猪的组织已应用于临床

记者：围绕异种器官移植，目前国内外都取得了哪些进展？

陈知水：根据文献资料，1905年，法国科学家将兔肾切成薄片植入肾衰竭儿童体内，是世界上第一例异种器官移植手术。16天后，该名儿童死于排斥反应引发的肺部感染。

此后，科学家进行了无数次尝试，多以失败告终。直到1964年，美国科学家将6只狒狒的肾脏植入人体，受体在使用免疫抑制剂后最长存活9个月，这是全球第一例成功的异种肾移植，再次燃起了医学界探索异种器官移植的热情。

基因编辑技术，为异种器官移植带来了希望。2016年，西京医院将敲除了13个基因的猪作为供体，将它的心、肝、肾分别移植给3只恒河猴，术后移植肝和受体猴存活了16天，为猪猴辅助性肝移植国际最长存活时间。

2018年，世界权威科学期刊《自然》发布了一篇论文，德国科学家选取14只幼年猪，将它们的心脏进行人源化的基因修饰后移植到狒狒体内，术后狒狒正常存活超过半年。

不论国内还是国外，目前进行的主要是一种过渡性尝试，比如选择灵长类动物代替人作为实验对象，把猪的器官移植到猴子、猩猩、狒狒体内进行观察。从动物之间的跨物种器官移植，过渡到从动物到人体的器官移植，需慎之又慎！截至目前，我国尚无类似实验的先例。


陈知水所长（右）接受长江日报记者（左）专访。

记者：有哪些动物的组织器官被成功应用？

陈知水：目前广泛应用于临床的主要是皮肤、瓣膜、骨骼等动物组织，与器官相比，这些组织的结构更简单，功能更单一。

例如，猪的心脏瓣膜在临床使用十分广泛。心脏瓣膜可以控制心脏周围血液的流动，用于移植的猪心脏瓣膜通过化学方法清除了细胞，移植后不会引起排斥反应。

猪胰岛素用于糖尿病治疗也有百年历史，自猪胰腺提取的猪胰岛素，仅有一个氨基酸与人胰岛素不同，因此疗效比牛胰岛素好，副作用也比牛胰岛素少。

去掉活细胞的猪骨、猪角膜也在21世纪应用于临床，能部分替代原有人体器官功能。其他来自猪的组织还有皮肤、关节、肌腱、韧带等等。

看好3D打印人体器官的应用前景

记者：解决器官供需缺口还有哪些出路？

陈知水：器官短缺是个世界性难题。我国器官捐献和移植的绝对数量均位居世界第二位，但由于患者基数庞大，供需之间仍存在巨大缺口。全国每年约30万人需要做器官移植，但能获得移植机会的不足2万人，供需比例约为1:15。

解决这一问题，除了探索异种器官移植以外，还有没有别的办法？我认为，通过3D打印技术实现器官再造，是更有前景的研究方向。

3D打印通过“自下而上”的材料累加成型，像盖房子一样一砖一瓦地逐渐搭砌。与传统打印机不同的是，3D打印的“墨水”可以是塑料、金属、陶瓷、甚至是细胞。

目前，3D打印的关节、骨骼、牙齿、气管均已在临床使用。尽管与之相比，心、肝、脾、肺、肾等器官结构和功能更加复杂，但既然已成功迈出第一步，由简单到复杂的不断进步就值得期待。

不妨畅想一下，未来当一名患者出现肾衰竭，我们可以对他的干细胞进行体外分化，培养出大量有功能的肾脏细胞，然后通过3D打印技术逐层打印组织、血管、细胞，精准再造一个肾脏。它由患者自身组织分化而来，不会发生排斥反应，不携带细菌和病毒，也不存在伦理学的问题，这个听上去像天方夜谭一样的畅想，实则未来可期！

【编辑：余丽娜】