本文作者：云也

目前，世界范圍內(nèi)僅完成過 2 例人活體豬心移植，但患者都在 2 個(gè)月內(nèi)去世——第一位堅(jiān)持了 60 天，第二位只存活了不足 6 周。

上周，全球首位接受轉(zhuǎn)基因豬腎移植的患者，也在手術(shù) 2 個(gè)月后死亡。

2 個(gè)月真的是道跨不過的坎嗎？患者為何而死，異種移植的前路又在何方？

本月 17 日、21 日，完成世界首例豬腎移植的合作團(tuán)隊(duì)，在 Nature Medicine、Cell 子刊 Med 連發(fā)重磅研究，旨在探討豬心、豬腎移植患者手術(shù)成功后卻熬不過 2 個(gè)月的多組學(xué)及細(xì)胞學(xué)機(jī)制，進(jìn)而討論異種移植的潛在進(jìn)步方向。

獲取更接近活體的數(shù)據(jù)：

2 例豬心移植、1 例豬腎移植

人類同種器官移植供體的短缺是長久以來的現(xiàn)實(shí)問題，因此對(duì)異種移植的需求愈發(fā)迫切。目前主要的供體，是基因編輯豬。

想對(duì)活體移植進(jìn)行研究，只能在死亡后通過尸檢獲取樣本。為了獲得更接近活體的研究數(shù)據(jù)，剛剛完成首例活體豬腎移植的研究團(tuán)隊(duì)，還對(duì)腦死亡患者進(jìn)行了 2 例的豬心移植，和 1 例豬腎移植。

團(tuán)隊(duì)通過多組學(xué)及單細(xì)胞水平研究，探究一些傳統(tǒng)組織病理學(xué)所不能反映的早期特征，例如超急性抗體介導(dǎo)的排異反應(yīng)。

豬心移植的多組學(xué)研究于 5 月 17 日在線發(fā)表于 Nature Medicine [1]。

研究設(shè)計(jì) 圖源：參考資料 1

團(tuán)隊(duì)在移植前后，對(duì)兩例移植患者（按時(shí)間先后以下稱作患者 D1 和 D2）每隔 6 小時(shí)采血（最長檢測到移植后 66h），術(shù)后第 3 天進(jìn)行心內(nèi)膜活檢。

團(tuán)隊(duì)對(duì)心臟組織樣本進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組、空間轉(zhuǎn)錄組等分析，對(duì)移植后人體的全血進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、脂質(zhì)組、代謝組、炎癥因子、細(xì)胞亞群等分析。

直接對(duì)比 2 例豬心移植，尋找突破方向

研究方案還有另一大優(yōu)勢，就是能夠在兩次手術(shù)不同的方案和結(jié)局之間尋找聯(lián)系，找到可能有效的突破方向。

D1 和 D2 在大部分移植前準(zhǔn)備、移植手術(shù)操作上都是一致的，但在移植供體處理和方案上進(jìn)行了優(yōu)化。

多組學(xué)分析顯示，D1 在移植后觀察到更多免疫通路被激活，許多臨床指標(biāo)變化在移植后第 42h 開始出現(xiàn)顯著變化，這與豬移植給非人靈長類動(dòng)物的研究結(jié)果基本一致，即 24～48h 開始出現(xiàn)圍手術(shù)期心臟異種移植物功能障礙，對(duì)器官衰竭具有提示意義。

各通路的多分析結(jié)果 圖源：參考資料 1

心臟組織 snRNA-seq 顯示，人體細(xì)胞會(huì)逐漸長進(jìn)豬的心臟組織，而 D1 的心臟 T 細(xì)胞顯著增多。結(jié)合 D1 移植后期外周血 T 細(xì)胞及 NK 細(xì)胞增加，而 D2 外周血沒有這種改變，心臟也沒出現(xiàn) T 細(xì)胞增加。

這提示，心臟的 T 細(xì)胞增加可能來自外周血，D2 身上應(yīng)用的抗胸腺細(xì)胞球蛋白，將有利于異種移植物的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵問題：分子水平排異、缺血再灌注損傷

在心功能方面，D1 的血流動(dòng)力學(xué)和左心室搏出量在再灌注后 30～36h 開始惡化，而 D2 的心功能保持穩(wěn)定。團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，D1 心臟依賴血管活性藥物，有灌注不足表現(xiàn)，表明存在缺血性損傷。

心臟組織 snRNA-seq、組織及空間轉(zhuǎn)錄組檢測印證移植物中存在缺氧信號(hào)、血管損傷及血管重塑，D1 尤為明顯 圖源：參考資料 1

值得注意的是，D1 腦死亡時(shí)，可供移植的豬心臟較小，導(dǎo)致心臟泵血量不足、需要額外的牛心包組織去修補(bǔ)血管與心臟的連接部分。因此，移植供體選擇需要選擇合適大小的供體。

與其他豬模型（如體外膜肺氧合）公共數(shù)據(jù)的比對(duì)發(fā)現(xiàn)，心臟異種移植的移植物改變，與缺血再灌注表現(xiàn)基本相似，D1 尤為明顯。

團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，缺血再灌注損傷依然是異種移植術(shù)后死亡的瓶頸。因此，探究更有效的減輕缺血再灌注損傷的方法，是異種移植成功的希望。

而同團(tuán)隊(duì)豬腎移植的細(xì)胞學(xué)研究，于 21 日在 CELL 子刊 Med 在線發(fā)布，同樣發(fā)現(xiàn)移植的豬腎雖然沒有被接受者的身體完全排斥，但在人類外周血單核細(xì)胞中引起了強(qiáng)烈的反應(yīng)，即在分子水平上觸發(fā)了「抗體介導(dǎo)的排斥反應(yīng)」[2]。

圖源：參考資料 2

首例活體豬心移植，曾存活 60 天

腦死亡患者為機(jī)制研究提供了好樣本，而給活人移植，也已經(jīng)走出重要一步。最先進(jìn)行的，是由馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)中心于 2022 年初首創(chuàng)的「豬心移植」 [1]。

患者 57 歲，男性，因嚴(yán)重心力衰竭需進(jìn)行心臟移植。因不符合常規(guī)心臟移植和機(jī)械循環(huán)支持標(biāo)準(zhǔn)，在申請(qǐng)四個(gè)地區(qū)和國家級(jí)的心臟移植項(xiàng)目審查均遭拒后，馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院的遴選委員會(huì)同意考慮試驗(yàn)性的異種心臟移植。

研究團(tuán)隊(duì)單一患者研究性新藥（IND）申請(qǐng)獲 FDA 批準(zhǔn)，聯(lián)用 10 基因編輯豬供體、人源化抗 CD40 單克隆抗體和 XVIVO 心臟灌注系統(tǒng)。

同時(shí)，F(xiàn)DA 還進(jìn)行了詳細(xì)評(píng)估。在三個(gè)機(jī)構(gòu)和一個(gè)外部獨(dú)立的精神病學(xué)評(píng)估機(jī)構(gòu)確認(rèn)患者的知情同意有效后，豬心移植計(jì)劃順利獲得批準(zhǔn)。

圖源：參考資料 2

移植手術(shù)成功進(jìn)行，術(shù)后短期未見排斥反應(yīng)。

但術(shù)后第 50 天起，異種移植心臟衍生的游離 DNA（xdcfDNA）水平、血清特異性 IgG 和 IgM 的血清水平達(dá)到峰值。

術(shù)后第 56 天，心內(nèi)膜心肌活檢顯示病理性抗體介導(dǎo)的排斥，40% 的心肌細(xì)胞壞死，異種移植物最終出現(xiàn)了不可逆轉(zhuǎn)的損傷。

術(shù)后第 60 天，經(jīng)家屬同意后撤除了生命支持系統(tǒng)，世界首例豬心移植患者宣告死亡。

只是短短 2 個(gè)月，之后的 1 例豬心和 1 例豬腎移植，卻都沒能超越。

臨床應(yīng)用，還有多遠(yuǎn)？

首例患者死亡后，團(tuán)隊(duì)對(duì)失敗原因進(jìn)行了深入探索，基于尸檢結(jié)果他們認(rèn)為，豬巨細(xì)胞病毒可能對(duì)心臟移植產(chǎn)生了破壞性的影響，也是患者死亡的潛在原因 [5]。

于是，在第二例患者身上，團(tuán)隊(duì)改良了感染預(yù)防措施。[2]

提供基因工程豬心的生物技術(shù)公司開發(fā)了新的、更靈敏的病毒 DNA 檢測手段，并對(duì)供體豬組織樣本進(jìn)行檢測，而不僅是鼻拭子。檢測項(xiàng)目還新增了豬巨細(xì)胞病毒抗體檢測，除了能檢出正在發(fā)生的感染外，還能檢測出既往感染情況。

同時(shí)，因上述報(bào)告中分析發(fā)現(xiàn)首例移植體仍存在抗體介導(dǎo)的排斥反應(yīng)，因此在抗體療法上，第二例也進(jìn)行了新的嘗試，使用一種實(shí)驗(yàn)性抗體，以阻斷參與免疫系統(tǒng)激活的蛋白質(zhì) CD154。

這些措施曾一度讓團(tuán)隊(duì)對(duì)于第二例移植增添了更多信心。術(shù)后一個(gè)月時(shí)，馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)中心公布了一則視頻。視頻中，患者正在接受物理復(fù)健治療。

視頻片段

但和第一例相似，雖然患者最初并未顯現(xiàn)出明顯的排異表現(xiàn)，但隨后就開始出現(xiàn)排斥反應(yīng)的初步跡象，并在數(shù)日內(nèi)迅速惡化死亡，總計(jì)生存不足 6 周。

第一例豬心移植失敗后，第二例曾經(jīng)歷了更加慎重的審批。30 名 FDA 專家組成團(tuán)隊(duì)，審查了首例移植獲得的 400 多頁數(shù)據(jù)，以及非人類靈長類動(dòng)物的研究數(shù)據(jù)。[2]

豬心移植項(xiàng)目主任 Mohiuddin 介紹，原本至少還需要 1～2 年來獲得滿足 FDA 要求的數(shù)據(jù)。但美國 FDA 還是快速通過了申請(qǐng)。「因?yàn)閷?duì)于這樣的患者，他們沒有兩年的時(shí)間可以等待，試驗(yàn)性治療至少可以給他們一個(gè)活下去的機(jī)會(huì)?！?/strong>

首例豬腎移植患者，術(shù)后存活接近 2 個(gè)月

圖源：美國麻省總醫(yī)院移植中心

異種移植的長期目標(biāo)，就是從一次性試驗(yàn)轉(zhuǎn)向正式的臨床試驗(yàn)，勢必會(huì)有下一個(gè)患者。

或許在新研究的加持下，缺血再灌注的難關(guān)能被攻克、新的抗體療法將會(huì)呈現(xiàn)，不得不接受異種移植患者，將不再是科學(xué)的先驅(qū)，能收獲真實(shí)的希望。

致謝：本文經(jīng) 北京大學(xué)第一醫(yī)院心內(nèi)科主治醫(yī)師 鮑明慧 專業(yè)審核

豬心、腎活體移植情況梳理

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