《Nature》发文：基因编辑猪肾跨物种移植存活两年

在所有跨物种移植中，猪器官的存活时间是最长的之一，这使得猪器官更接近于人类的使用。

　　

随着医学科技的进步，器官移植已成为挽救众多生命的重要手段。然而，供体器官的短缺一直是制约其发展的难题。异种移植，即将动物器官移植给人类，被视为解决这一问题的潜在方案。近日，美国eGenesis公司的研究团队在猪肾异种移植领域取得了重要突破。

在之前的研究中，eGenesis的研究团队对尤卡坦迷你猪进行了深入的基因组编辑。他们进行了69处精确修改，目的是敲除可能导致排异的聚糖抗原基因，并让人类转基因过表达，以减少灵长类免疫系统的攻击。此外，为了预防可能的病毒传播，猪逆转录病毒基因的所有拷贝也被失活。

在一项具有里程碑意义的实验中，研究团队将一个经过基因工程改造的猪肾成功移植到了一个食蟹猴体内。食蟹猴是一种有多个类人性状的非人灵长类动物，其生理系统与人类相似。经过61天的观察期，这个移植肾脏的功能表现正常，且未出现明显的排异反应。

现在一只猴子已经存活了两年多，这是物种间器官移植中最长的存活时间之一。这一壮举使临床医生更接近他们的目标，即通过使用动物器官来缓解救命的人体器官短缺，这种做法被称为异种移植。这项工作描述了大量的基因组编辑，这些编辑可以防止受体的免疫系统攻击新的器官，并且还可以中和潜伏在供体器官中的古老病毒——这是利用猪器官供人类使用的关键步骤。

马萨诸塞州剑桥市生物技术公司eGenesis的分子生物学家Wenning Qin是10月11日最新发表在《Nature》杂志上的这项研究的合著者之一。她说这是“在非人类灵长类动物身上的一个原理证明，表明我们的(基因工程)器官是安全的，并且支持生命。”

研究人员表示，这项研究将为美国食品和药物管理局等监管机构提供更多数据，该机构正在考虑是否批准首次非人体器官移植的人体试验。但科学家们表示，重要的是要深入研究为什么新描述的异种移植的成功存在相当大的差异，以及通过如此广泛的编辑大规模生产猪的可行性如何。

从猪到人

在过去的几年里，研究人员已经将猪心脏移植到两个活人身上，并证明猪心脏和肾脏可以在法律上被宣布死亡的人身上发挥作用。波士顿马萨诸塞州总医院的异种移植免疫学家David Cooper没有参与这项研究，但他是eGenesis的顾问。他说，考虑到合适的器官捐赠者的缺乏，这样的研究是至关重要的。仅在美国，就有超过10万人在等待器官移植，其中每天约有17人死亡。

异种器官移植研究主要集中在猪身上，部分原因是它们的器官大小和解剖结构与人类相似。但是人类和其他灵长类动物的免疫系统会对猪细胞表面的三种分子产生反应，导致它们排斥未改变的猪器官。因此，研究人员开始使用基因组编辑技术CRISPR-Cas9来禁用编码产生这些分子的酶的基因。

Qin和她的同事编辑了69个基因，这是为异种移植在生猪身上进行的最广泛的编辑。其中3个编辑的目标是与排斥反应相关的分子，59个编辑的目标是很久以前嵌入猪基因组的逆转录病毒基因组。先前的研究表明，在实验室环境下，这些嵌入的基因组可以产生感染人类细胞的病毒颗粒，但对人类异种移植受体及其移植器官的感染风险尚不清楚。

最后的七次编辑是人类基因的补充，有助于保持移植器官的健康。例如，有两个基因编码防止不必要的血液凝固的蛋白质。

Qin和她的同事们用这些基因编辑创造了猪，并将猪肾脏移植到20多只食蟹猕猴体内，这些猕猴也接受了免疫抑制药物的鸡尾酒治疗。接受缺乏人类7个基因的肾脏移植的猴子没有一只存活超过50天。相比之下，15只猴子中有9只接受了带有人类基因的肾脏。其中5只猴子活了1年多，1只活了2年多。对肾脏生物标志物的分析表明，移植器官的表现与两个天然肾脏一样好。

从普通猪身上移植的器官在接受者体内生长迅速，有可能危及移植物。巴尔的摩马里兰大学医学院的异种移植外科医生Muhammad Mohiuddin说，一些研究人员曾试图使负责这种生长的猪基因失效，但这一步骤会带来意想不到的并发症。他赞扬了《Nature》杂志上的研究作者通过使用微型猪的肾脏解决了这个问题，因为微型猪的器官生长速度较慢。

生存时间范围

尽管长达两年的生存时间是罕见的，Qin承认时间比团队预期的要多。但是研究人员在设计猪基因组时考虑到了人类，而不是非人类灵长类动物，所以它们在人类身上的表现可能会更好，Mohiuddin说。

阿拉巴马大学伯明翰分校的移植外科医生Jayme Locke说，尽管如此，对人类的影响将不会很小。人类比猴子重得多，血压也高得多，猪的器官能否承受这种环境还不得而知，Locke说:“我认为我们还不知道(这些基因编辑)可以有多简单，或者需要有多复杂。这就是这些临床试验非常重要的地方。”

并不是所有的研究人员都相信这种广泛的基因变化是必要的。纽约市哥伦比亚大学医学中心(Columbia University Medical Center)的移植免疫学家Megan Sykes对研究人员研究如此多基因的影响表示赞赏，但她说，生存率并没有“比以前看到的基因修改少得多的情况好得多”。随着每一次额外的基因修饰，它们的生产变得更加困难，这可能会使扩大规模变得更加困难。

原则上，Mohiuddin同意其中一些编辑可能是“过度杀伤”，但他乐观地认为，有一天会出现转基因猪，从而消除对免疫抑制药物的需求。