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(lái)源：長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)


同濟(jì)醫(yī)院器官移植研究所所長(zhǎng)陳知水教授接受長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)記者專訪。長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)記者武葉 攝

長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)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(dòng)醫(yī)學(xué)界的新聞迅速刷屏。

據(jù)路透社報(bào)道，美國(guó)紐約大學(xué)朗格尼健康中心日前實(shí)施了一臺(tái)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(lái)自一只經(jīng)過(guò)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(gè)小時(shí)。

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(yuǎn)？11月3日，同濟(jì)醫(yī)院器官移植研究所所長(zhǎng)陳知水教授接受長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)記者專訪。


同濟(jì)醫(yī)院器官移植研究所所長(zhǎng)陳知水教授。（資料圖）

豬腎移植“只是萬(wàn)里長(zhǎng)征走出一小步”

記者：您如何評(píng)價(jià)首例豬腎移植的意義？

陳知水：科學(xué)家進(jìn)行了一次有益的臨床嘗試，準(zhǔn)確地說(shuō)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(jìn)行，沒有將豬腎放進(jìn)實(shí)驗(yàn)對(duì)象體內(nèi)；其次，實(shí)驗(yàn)對(duì)象已經(jīng)腦死亡，試驗(yàn)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(yàn)；第三，實(shí)驗(yàn)持續(xù)的時(shí)間很短，只有54個(gè)小時(shí)。介于這三點(diǎn)，豬腎移植距離臨床應(yīng)用還有很遙遠(yuǎn)的距離，只能說(shuō)萬(wàn)里長(zhǎng)征走出了一小步。

記者：為什么選擇豬作為實(shí)驗(yàn)?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(zhǎng)類的猴子、猩猩、狒狒等。為什么不選擇它們而選擇豬？我認(rèn)為基于三方面考慮：首先，靈長(zhǎng)類動(dòng)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(duì)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(lái)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?yàn)檫@些顯著的優(yōu)勢(shì)，把豬作為異種器官移植的最佳研究對(duì)象，在國(guó)內(nèi)外已成為共識(shí)。

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(diǎn)？

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(duì)不屬于自身的組織器官會(huì)發(fā)起攻擊，這是免疫系統(tǒng)正常反應(yīng)，就像一個(gè)國(guó)家在遭遇外敵入侵時(shí)，一定會(huì)調(diào)動(dòng)部隊(duì)去抵抗是一個(gè)道理。人們?cè)谔剿髌鞴僖浦驳倪^(guò)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(gè)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(jìn)入一個(gè)黃金時(shí)代。即便如此，目前尚無(wú)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?cè)谶@個(gè)案例中看到，用于移植的豬腎經(jīng)過(guò)改造，通過(guò)基因編輯去除了豬細(xì)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(shí)。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(shí)的工作時(shí)長(zhǎng)，顯然無(wú)法解決任何實(shí)際問題，因此距離臨床應(yīng)用還很遙遠(yuǎn)。

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(guò)基因編輯加以改造呢？這就又涉及一個(gè)倫理學(xué)問題，當(dāng)我們?nèi)コ�更多豬的基因，進(jìn)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(shuō)豬不再是豬了，我們?cè)谠噲D創(chuàng)造一個(gè)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(dòng)物體內(nèi)攜帶很多已知或未知的病毒、細(xì)菌，有可能通過(guò)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(fēng)險(xiǎn)。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(fēng)險(xiǎn)還有很多。

這些來(lái)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(guó)內(nèi)外都取得了哪些進(jìn)展？

陳知水：根據(jù)文獻(xiàn)資料，1905年，法國(guó)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(jìn)行了無(wú)數(shù)次嘗試，多以失敗告終。直到1964年，美國(guó)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(zhǎng)存活9個(gè)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(lái)了希望。2016年，西京醫(yī)院將敲除了13個(gè)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(guó)際最長(zhǎng)存活時(shí)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(guó)科學(xué)家選取14只幼年豬，將它們的心臟進(jìn)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(guò)半年。

不論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，目前進(jìn)行的主要是一種過(guò)渡性嘗試，比如選擇靈長(zhǎng)類動(dòng)物代替人作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，把豬的器官移植到猴子、猩猩、狒狒體內(nèi)進(jìn)行觀察。從動(dòng)物之間的跨物種器官移植，過(guò)渡到從動(dòng)物到人體的器官移植，需慎之又慎！截至目前，我國(guó)尚無(wú)類似實(shí)驗(yàn)的先例。


陳知水所長(zhǎng)（右）接受長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)記者（左）專訪。

記者：有哪些動(dòng)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(dòng)物組織，與器官相比，這些組織的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)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(dòng)，用于移植的豬心臟瓣膜通過(guò)化學(xué)方法清除了細(xì)胞，移植后不會(huì)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(gè)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(xì)胞的豬骨、豬角膜也在21世紀(jì)應(yīng)用于臨床，能部分替代原有人體器官功能。其他來(lái)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(gè)世界性難題。我國(guó)器官捐獻(xiàn)和移植的絕對(duì)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(guó)每年約30萬(wàn)人需要做器官移植，但能獲得移植機(jī)會(huì)的不足2萬(wàn)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(rèn)為，通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)器官再造，是更有前景的研究方向。

3D打印通過(guò)“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(jī)不同的是，3D打印的“墨水”可以是塑料、金屬、陶瓷、甚至是細(xì)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(jiǎn)單到復(fù)雜的不斷進(jìn)步就值得期待。

不妨?xí)诚胍幌�，未�?lái)當(dāng)一名患者出現(xiàn)腎衰竭，我們可以對(duì)他的干細(xì)胞進(jìn)行體外分化，培養(yǎng)出大量有功能的腎臟細(xì)胞，然后通過(guò)3D打印技術(shù)逐層打印組織、血管、細(xì)胞，精準(zhǔn)再造一個(gè)腎臟。它由患者自身組織分化而來(lái)，不會(huì)發(fā)生排斥反應(yīng)，不攜帶細(xì)菌和病毒，也不存在倫理學(xué)的問題，這個(gè)聽上去像天方夜譚一樣的暢想，實(shí)則未來(lái)可期！

【編輯：余麗娜】