南方周末特約撰稿 湯波

器官短缺是全球性的共同難題，異種器官移植越來越被科學(xué)家寄予厚望。

★為了抑制異體皮膚移植所產(chǎn)生的免疫排斥反應(yīng)，中美等國的科學(xué)家正在嘗試?yán)没蚓庉嬝i的皮膚來替代尸體皮膚，進(jìn)行燒傷患者皮膚移植，這一新的治療思路在動物試驗(yàn)方面取得了令人鼓舞的進(jìn)展。

燒傷是一項(xiàng)全球性公共衛(wèi)生問題，據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，每年約有1000萬人受嚴(yán)重?zé)齻啵渲屑s有18萬人因燒傷而死亡。體外培養(yǎng)的自體皮膚移植是救治嚴(yán)重?zé)齻颊叩某Ｒ娛侄危贿^在緊急情況下，外科醫(yī)生還需要從尸體身上取出皮膚進(jìn)行臨時性皮膚移植，以降低感染風(fēng)險，而這種尸體皮膚也經(jīng)常供不應(yīng)求。最近，中國和美國等國家的科學(xué)家正在嘗試?yán)没蚓庉嬝i的皮膚來替代尸體皮膚，進(jìn)行燒傷患者皮膚移植，取得了可喜的進(jìn)展。

臨時性皮膚移植

據(jù)英國《每日郵報》和美國《新科學(xué)家》等媒體2020年1月下旬報道，深圳臻質(zhì)醫(yī)療公司、中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院和南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院等多家機(jī)構(gòu)的研究人員培育出一種基因編輯豬，并將基因編輯豬的皮膚移植到實(shí)驗(yàn)用的食蟹猴身上，建立了豬-食蟹猴異種皮膚移植模型。在沒有注射任何抗免疫排斥反應(yīng)藥物的情況下，這些豬皮膚移植物可在猴子身上存活25天以上，超過大多數(shù)國際異種皮膚移植物的存活時間。研究人員將計劃申報基因編輯豬皮膚治療燒傷患者的臨床研究，希望能將這些基因編輯豬皮膚應(yīng)用于嚴(yán)重?zé)齻颊叩呐R床治療上。該研究結(jié)果已發(fā)布在生物預(yù)印本網(wǎng)站BioRxiv上，但是尚未得到同行評議。

對嚴(yán)重?zé)齻颊哌M(jìn)行皮膚修復(fù)，最有效的是利用患者自身的皮膚進(jìn)行移植。一般需要先從患者身上取出正常的皮膚，直接進(jìn)行皮膚移植，或者經(jīng)過體外組織培養(yǎng)后再進(jìn)行移植。前者面臨自體皮膚不夠用的問題，后者則面臨等待時間較長等問題。如果不及時進(jìn)行皮膚移植，嚴(yán)重?zé)齻颊叩膫诳赡艹霈F(xiàn)病原體感染、蛋白質(zhì)和水分流失、難以愈合、疼痛加重等風(fēng)險，甚至可能致命。

在等待自體皮膚移植之前，外科醫(yī)生一般要對嚴(yán)重?zé)齻颊邆谶M(jìn)行臨時性皮膚覆蓋，讓患者皮膚細(xì)胞正常生長，防止傷口潰爛，1-2周后再拆除這些臨時性皮膚，以便移植自體皮膚。這些臨時性皮膚包括尸體皮膚、人工皮膚和動物皮膚，主要是為患者贏得寶貴的傷口恢復(fù)時間。尸體皮膚移植屬于同種異體移植，可在2-3天形成血管化結(jié)構(gòu)，免疫排斥反應(yīng)較小，可起到較好的保護(hù)作用，不過這種尸體皮膚獲取成本較高，而且往往供不應(yīng)求。據(jù)新西蘭廣播電臺網(wǎng)站報道，2019年12月中旬，新西蘭懷特島火山爆發(fā)，造成二十多名游客嚴(yán)重?zé)齻t(yī)生不得不花費(fèi)數(shù)百萬美元從美國和澳大利亞購買人尸體皮膚。

人工皮膚是利用生物工程培養(yǎng)的皮膚替代物，不能恢復(fù)創(chuàng)面體液循環(huán)，且無汗腺等關(guān)鍵附件，只能提供短暫的創(chuàng)面機(jī)械屏障，而且價格昂貴。動物皮膚移植則屬于異種移植，一般采用豬的皮膚，可低成本大量獲取，但是免疫排斥反應(yīng)較大，一般移植3-4天就會完全排除。通過基因編輯技術(shù)和體細(xì)胞克隆技術(shù)，將容易引起急性免疫排斥反應(yīng)的豬基因敲除，并向豬細(xì)胞中轉(zhuǎn)入一些人體特有的基因，培育出基因編輯豬，可解決豬異種器官移植的免疫排斥反應(yīng)，成為國際上異種器官移植領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

此次，深圳臻質(zhì)醫(yī)療公司等機(jī)構(gòu)的研究人員先利用基因編輯工具CRISPR-Cas9敲除了3個容易引發(fā)人體免疫排斥反應(yīng)的豬細(xì)胞表面抗原基因，并利用轉(zhuǎn)座子技術(shù)轉(zhuǎn)入6個可增加人-豬相容性的人體基因，再通過體細(xì)胞克隆技術(shù)培育出一批多基因敲除小型豬。南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院燒傷中心的研究人員具體實(shí)施了豬-食蟹猴異種皮膚移植手術(shù)，并對異種皮膚移植的安全性和有效性進(jìn)行了系統(tǒng)性評價。在不使用任何免疫抑制劑的情況下，基因編輯豬的皮膚移植物可在猴身上恢復(fù)血液供應(yīng)，并存活25天以上，與同種異體的尸體皮膚移植物相當(dāng)，超過了美國麻省總醫(yī)院正在開展臨床試驗(yàn)的異種皮膚移植物存活最長紀(jì)錄。這項(xiàng)研究證實(shí)了基因編輯豬異種皮膚移植的安全性和顯著提高的有效性。

由于引入小型豬的是增加人體兼容性的基因，研究人員推測，在燒傷病人身上的療效應(yīng)該更優(yōu)于在非人靈長類動物的實(shí)驗(yàn)效果。世界著名異種移植專家、美國阿拉巴馬州大學(xué)伯明翰分校戴維斯·庫珀（David Cooper）教授認(rèn)為，這些基因編輯豬都適合用于臨床試驗(yàn)，而下一個主要障礙將是說服監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)該技術(shù)用于人體臨床試驗(yàn)。中國研究人員也計劃盡快提交臨床試驗(yàn)申請，進(jìn)一步將豬異種移植推向臨床應(yīng)用。

臨床試驗(yàn)已開始

早在2018年底，美國FDA已批準(zhǔn)了麻省總醫(yī)院和XenoThera-peutics公司的基因敲除豬皮膚移植臨床I期試驗(yàn)，這是FDA批準(zhǔn)的首個非人體器官移植物臨床試驗(yàn)。該臨床試驗(yàn)由麻省總醫(yī)院實(shí)施，將用XenoTherapeutics公司培育的基因敲除豬皮膚移植到嚴(yán)重?zé)齻颊呱砩?。該臨床試驗(yàn)計劃于2019年3月開始，至2020年7月結(jié)束，擬招募6位18歲以上嚴(yán)重?zé)齻颊摺４舜闻R床試驗(yàn)所用到的基因敲除豬是20世紀(jì)90年代由麻省總醫(yī)院的科學(xué)家培育出來的，只敲除了一個豬特有的細(xì)胞表面抗原基因（α1，3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶），豬皮膚移植物可在猴子身上存活13天。相對而言，深圳臻質(zhì)醫(yī)療公司等單位培育的多基因編輯豬，由于敲除了3個易引發(fā)人體免疫排斥反應(yīng)的豬細(xì)胞表面抗原基因，并轉(zhuǎn)入6個可增加人-豬相容性的人體基因，理論上可更好地減輕免疫排斥反應(yīng)，因此可有效延遲豬異種移植物存活時間。

XenoTherapeutics公司經(jīng)過多年研究，從這種基因工程豬身上培育出可以規(guī)模化應(yīng)用的豬異種皮膚移植物Xeno-Skin，這是一種具有生物活性的、無特定病原體的、分層的異種移植皮膚產(chǎn)品，由基因工程豬皮膚細(xì)胞和表皮組織層組成。

2019年10月中旬，麻省總醫(yī)院燒傷外科醫(yī)生宣布已開展第一例基因工程豬皮膚移植的臨床試驗(yàn)，并取得成功。他們在手術(shù)過程中，在清除壞死組織后，將一塊5×5厘米的基因工程豬皮膚移植物覆蓋在志愿者的燒傷傷口上，旁邊則覆蓋著一塊更大的人尸體皮膚。五天后，外科醫(yī)生去除了這些臨時的尸體皮膚和豬異種皮膚移植物。兩種皮膚移植物均與患者的傷口形成了血管化機(jī)構(gòu)，沒有顯著差別，也沒有進(jìn)一步觀察到不良事件。之后，醫(yī)生用從患者自身大腿上收集的皮膚移植到傷口，這些傷口開始正常愈合，患者也很快得以恢復(fù)。

該研究團(tuán)隊(duì)計劃在未來幾個月內(nèi)開展更多的臨床試驗(yàn)。據(jù)美聯(lián)社報道，新西蘭懷特島火山爆發(fā)后，XenoTherapeutics公司計劃向這些嚴(yán)重?zé)齻颊呔栀涁i異種皮膚移植物，以緩解尸體皮膚的不足。美國相關(guān)機(jī)構(gòu)已向新西蘭出售了約120平方米的人尸體皮膚，但是仍然無法滿足臨床需求。

異種器官移植受青睞

器官短缺是全球器官移植領(lǐng)域的共同難題，因此異種器官移植越來越被科學(xué)家寄予厚望。豬的眼角膜、心臟瓣膜、關(guān)節(jié)等免疫排斥小的異種組織已廣泛應(yīng)用于人體臨床，豬胰島細(xì)胞和皮膚異種移植也已進(jìn)入人體臨床試驗(yàn)階段，而豬的腎臟、心臟和肝臟等實(shí)質(zhì)性器官的異種移植則已完成臨床前試驗(yàn)，具備開展人體臨床試驗(yàn)的基礎(chǔ)，因此豬異種器官移植也越來越受到投資者的青睞。除了美國XenoTherapeutics公司和深圳臻質(zhì)醫(yī)療公司等公司之外，越來越多的異種器官移植科技公司也相繼成立，共同為解決器官短缺這一國際難題而努力。

2017年，美國科學(xué)院院士、哈佛大學(xué)著名遺傳學(xué)家喬治·丘奇教授和他的學(xué)生楊璐菡博士共同成立eGenesis公司，以培育無內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒基因編輯豬聞名，目前正在與麻省總醫(yī)院合作開展豬異種器官移植的臨床試驗(yàn)。在獲得3800萬美元的A輪投資之后，2019年11月，該公司又募集到1億美元的B輪融資。目前該公司在中國杭州設(shè)立了一家子公司——啟函生物，后者也獲得了3300萬美元的A輪融資。最近，eGenesis公司及其子公司啟函生物培育出對13個基因進(jìn)行修飾的基因編輯豬，希望能最大限度降低人體對豬異種器官的免疫排斥反應(yīng)。

四川省千人計劃特聘專家潘登科博士等人創(chuàng)立的成都中科奧格生物科技有限公司也致力于利用基因工程豬打造“未來器官工廠”，開展異種器官移植研究和臨床應(yīng)用，2018年獲得風(fēng)險投資3000萬元人民幣，已培育出國內(nèi)最大的基因編輯豬群體，并在豬腎臟異種移植等領(lǐng)域取得突破。

目前豬的異種器官移植臨床應(yīng)用的最大障礙仍然是倫理爭議和政策限制，比如豬器官移植到人體，會不會引入難以預(yù)料的疾病、會不會存在長期的安全隱患等等，這都需要科學(xué)家、政策制定者甚至是普通公眾一起來共同討論和破解。不過，隨著研究的不斷深入，關(guān)于異種器官移植的爭議和限制將有望越來越小，基因編輯豬的器官和組織為人類造福的時間也將越來越近。