世界首例豬腎移植人體成功?專家看好3D列印器官應用前景

世界首例豬腎移植人體成功?專家看好3D列印器官應用前景

同濟醫院器官移植研究所所長陳知水教授接受長江日報記者專訪。

長江日報大武漢客戶端11月4日訊(記者武葉)“豬腎成功移植人體!”近日,一條轟動醫學界的新聞迅速刷屏。

據路透社報道,美國紐約大學朗格尼健康中心日前實施了一臺特殊的腎移植做手術——接受移植者,是一名腦死亡病人;移植的腎臟,來自一隻經過基因改造的豬。醫生沒有直接將豬腎放入患者體內,而是將其連線到患者的大腿血管,並將豬腎在體外儲存。術後,豬腎正常工作了54個小時。

歡欣鼓舞之餘,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用還有多遠?11月3日,同濟醫院器官移植研究所所長陳知水教授接受長江日報記者專訪。

世界首例豬腎移植人體成功?專家看好3D列印器官應用前景

同濟醫院器官移植研究所所長陳知水教授。(資料圖)

豬腎移植“只是萬里長征走出一小步”

記者:您如何評價首例豬腎移植的意義?

陳知水:科學家進行了一次有益的臨床嘗試,準確地說還不算正規的臨床移植,原因有三方面:首先,這次腎移植在體外進行,沒有將豬腎放進實驗物件體內;其次,實驗物件已經腦死亡,試驗不是以治療疾病或挽救生命為目的,屬於“臨床前”或“亞臨床”的試驗;第三,實驗持續的時間很短,只有54個小時。介於這三點,豬腎移植距離臨床應用還有很遙遠的距離,只能說萬里長征走出了一小步。

記者:為什麼選擇豬作為實驗模型?

陳知水:選擇異種器官移植的模型,原則上與人類血緣關係越相近越好,比如靈長類的猴子、猩猩、狒狒等。為什麼不選擇它們而選擇豬?我認為基於三方面考慮:首先,靈長類動物作為人類“近親”,種群數量有限,不利於大規模地推廣應用;其次,猴子相對人類而言體型太小,豬的體重與人類更加接近,生理系統也跟人相近;最後,豬作為食物來源被飼養,種群數量穩定可控,用於器官移植產生的倫理問題也較少。正因為這些顯著的優勢,把豬作為異種器官移植的最佳研究物件,在國內外已成為共識。

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?

陳知水:主要有三大難題,排斥反應、倫理問題和生物安全。

排斥反應,指生物體對不屬於自身的組織器官會發起攻擊,這是免疫系統正常反應,就像一個國家在遭遇外敵入侵時,一定會調動部隊去抵抗是一個道理。人們在探索器官移植的過程中,碰到最大的瓶頸就是排斥反應,直到1978年史上第一個選擇性免疫抑制劑“環孢素”開始用於臨床器官移植,大大提高了手術存活率,人體器官移植從此進入一個黃金時代。即便如此,目前尚無任何藥物可以逆轉慢性排異現象,因此器官移植患者需要終身服用免疫抑制劑。

同種之間排斥反應尚且如此,何況不同物種之間呢?我們在這個案例中看到,用於移植的豬腎經過改造,透過基因編輯去除了豬細胞中一種名為α-Gal的糖分子,避免移植後出現超急性排斥。因此,手術後移植腎成功工作了54小時。然而,解決了超急性排斥反應後,還面臨著急性排斥反應和慢性排斥反應。54小時的工作時長,顯然無法解決任何實際問題,因此距離臨床應用還很遙遠。

既然排斥反應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的基因片段,透過基因編輯加以改造呢?這就又涉及一個倫理學問題,當我們去除更多豬的基因,進行更多人源化改造,豬的外形和核心都有可能發生改變,也就是說豬不再是豬了,我們在試圖創造一個新的物種,有悖倫理。

此外,跨物種的器官移植,繞不開生物安全的問題。動物體內攜帶很多已知或未知的病毒、細菌,有可能透過器官移植轉移到人體,如果這些病毒微生物可以在人際傳播,就有引發傳染病流行的風險。2015年,華人女科學家利用基因編輯技術,成功“剪”掉了豬基因中可能有害的內源性逆轉錄病毒基因,取得了重大突破。然而,在這一種病毒以外,未知的風險還有很多。

這些來自豬的組織已應用於臨床

記者:圍繞異種器官移植,目前國內外都取得了哪些進展?

陳知水:根據文獻資料,1905年,法國科學家將兔腎切成薄片植入腎衰竭兒童體內,是世界上第一例異種器官移植手術。16天后,該名兒童死於排斥反應引發的肺部感染。

此後,科學家進行了無數次嘗試,多以失敗告終。直到1964年,美國科學家將6只狒狒的腎臟植入人體,受體在使用免疫抑制劑後最長存活9個月,這是全球第一例成功的異種腎移植,再次燃起了醫學界探索異種器官移植的熱情。

基因編輯技術,為異種器官移植帶來了希望。2016年,西京醫院將敲除了13個基因的豬作為供體,將它的心、肝、腎分別移植給3只恆河猴,術後移植肝和受體猴存活了16天,為豬猴輔助性肝移植國際最長存活時間。

2018年,世界權威科學期刊《自然》釋出了一篇論文,德國科學家選取14只幼年豬,將它們的心臟進行人源化的基因修飾後移植到狒狒體內,術後狒狒正常存活超過半年。

不論國內還是國外,目前進行的主要是一種過渡性嘗試,比如選擇靈長類動物代替人作為實驗物件,把豬的器官移植到猴子、猩猩、狒狒體內進行觀察。從動物之間的跨物種器官移植,過渡到從動物到人體的器官移植,需慎之又慎!截至目前,我國尚無類似實驗的先例。

世界首例豬腎移植人體成功?專家看好3D列印器官應用前景

陳知水所長(右)接受長江日報記者(左)專訪。

記者:有哪些動物的組織器官被成功應用?

陳知水:目前廣泛應用於臨床的主要是面板、瓣膜、骨骼等動物組織,與器官相比,這些組織的結構更簡單,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,用於移植的豬心臟瓣膜透過化學方法清除了細胞,移植後不會引起排斥反應。

豬胰島素用於糖尿病治療也有百年曆史,自豬胰腺提取的豬胰島素,僅有一個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。

去掉活細胞的豬骨、豬角膜也在21世紀應用於臨床,能部分替代原有人體器官功能。其他來自豬的組織還有面板、關節、肌腱、韌帶等等。

看好3D列印人體器官的應用前景

記者:解決器官供需缺口還有哪些出路?

陳知水:器官短缺是個世界性難題。我國器官捐獻和移植的絕對數量均位居世界第二位,但由於患者基數龐大,供需之間仍存在巨大缺口。全國每年約30萬人需要做器官移植,但能獲得移植機會的不足2萬人,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?我認為,透過3D列印技術實現器官再造,是更有前景的研究方向。

3D列印透過“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。與傳統印表機不同的是,3D列印的“墨水”可以是塑膠、金屬、陶瓷、甚至是細胞。

目前,3D列印的關節、骨骼、牙齒、氣管均已在臨床使用。儘管與之相比,心、肝、脾、肺、腎等器官結構和功能更加複雜,但既然已成功邁出第一步,由簡單到複雜的不斷進步就值得期待。

不妨暢想一下,未來當一名患者出現腎衰竭,我們可以對他的幹細胞進行體外分化,培養出大量有功能的腎臟細胞,然後透過3D列印技術逐層列印組織、血管、細胞,精準再造一個腎臟。它由患者自身組織分化而來,不會發生排斥反應,不攜帶細菌和病毒,也不存在倫理學的問題,這個聽上去像天方夜譚一樣的暢想,實則未來可期!

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