由空軍軍醫大學西京醫院組成的中國醫師團隊,所完成的全球首例豬肝移植手術,再度榮登《自然》雜志首頁。
回顧往昔,2024年3月,西京醫院團隊對外宣布,成功完成全球首例基因編輯豬-人異種肝臟移植手術;時隔兩月,2024年5月,安徽醫科大學第一附屬醫院團隊在一名活體肝癌患者體內,成功實施了豬肝移植手術;又至2025年1月,西京醫院團隊再次發聲,稱已實現基因編輯豬肝臟對人肝臟的完全替代功能。
異種器官移植的發展愈發紅火。
時至2025年3月下旬,《自然》雜志正式發表了對應2024年3月的西京團隊手術的科研論文,向全球讀者詳細地展現了世界首例基因編輯豬-人肝移植的實驗數據與研究細節。
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世界首例 從容過渡危險期
2024年3月10日,中國科學院竇科峰院士與肝膽外科陶開山主任領銜的空軍軍醫大學西京醫院團隊,成功完成了一例突破性的異種肝移植手術:他們將一頭經過基因編輯的豬的肝臟,以輔助移植的形式植入了一位腦死亡成年患者體內。
該患者此前因重型閉合性顱腦損傷,經醫院全力搶救后,三次評估均確認為腦死亡,其家屬在充分了解風險后,同意讓患者參與這項異種肝移植的科研項目。
竇科峰院士、陶開山主任等專家親自操刀完成了這例復雜的手術。手術中所使用的供體豬,經過了精準的基因改造:科研人員敲除了3種可能引發超急性排斥和急性體液性排斥反應的豬抗原基因,同時引入了2種“人補體調節蛋白”和1種“人凝血調節蛋白”的基因。這樣的基因編輯技術,旨在降低人體對豬肝臟的免疫排斥反應,提高移植成功率。
這只基因編輯豬,是我國生物企業基于Bama微型豬的自主研發成果。
具體來說,科研人員敲除了介導超急性排斥反應的三種酶基因:α-1,3-半乳糖基轉移酶(GGTA1)、β-1,4-N-乙酰-半乳糖胺基轉移酶2(B4GALNT2)和N-羥基神經氨酸(CMAH)。這些酶在未改造的豬體內會產生特定的抗原,容易引發人體的超急性排斥反應。
同時,科研人員還引入了兩種人補體調節蛋白(CRP)基因:CD46和CD55,它們能夠有效減輕移植后的排斥反應,延長異種移植物的存活時間。
此外,還轉入了人血栓調節蛋白(THBD)基因,這種蛋白可以激活抗血栓形成蛋白C,從而有效防止移植后可能出現的凝血問題,保障移植肝臟的血液供應暢通。
手術過程順利,當移植的肝臟恢復血流供應后,就立刻開始正常分泌膽汁,且未出現超急性排斥反應,這些膽汁會通過特殊設計的管道倒流至體外,以便科研人員進行實時分析和監測。
術后24小時的監測顯示,患者體內血流動力學保持穩定,移植肝臟的膽汁分泌功能良好,B超檢查也表明移植肝臟的血供狀況正常,穿刺病理檢查未發現排斥反應的跡象。
最終,由于家屬的個人意愿,這項研究在3月20日被提前終止,豬肝被移除,并用人工血管重建了患者的下腔靜脈(IVC),以恢復患者體內的正常血液循環。
在研究終止前,移植的豬肝臟已經穩定工作了10天,且在研究結束后取出的移植豬肝,其質地和顏色均保持良好,顯示出在這段時間內肝臟功能正常。
當然,既然是“輔助移植”方式,那么患者自身的肝臟并不會被切除,而移植的豬肝僅作為輔助支持。
它模擬的,是臨床實踐中,肝衰竭患者在等待合適的人體肝臟移植時的過渡性治療場景。在此期間,移植的豬肝能夠暫時承擔部分肝臟功能,為患者爭取更多的時間,等待合適的供體出現。
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珍貴的實驗細節
在兩小時之后,被血液重新灌注移植的豬肝開始生成色澤呈金黃色的膽汁,且隨著時間的推移,膽汁的量逐漸增多。
與此同時,源自豬肝的白蛋白含量也出現了顯著的上升趨勢。盡管這兩項指標的絕對數值并不算高,但它們的存在足以有力地證明移植入人體的豬肝已經具備了存活以及執行部分功能的能力。
在對肝功能相關指標的監測過程中,研究人員發現了一個有趣的現象:丙氨酸氨基轉移酶(ALT)——一種常被用作評估肝臟細胞是否受損的指標,其水平在移植后始終維持在正常范圍;而另一種類似的指標天冬氨酸氨基轉移酶(AST),在術后卻經歷了一段短暫且急劇的上升階段,隨后又逐漸回落。
基于這個觀察結果,研究者展開了對ALT和AST水平差異的深入探討。他們查閱了大量先前的動物實驗資料,沒有找到答案,卻在檢索過程中,研究者發現了一項關于豬-人心臟移植的案例,其中同樣出現了早期AST峰值的現象。
由于AST不僅存在于肝臟,也存在于心肌細胞中,研究者推測這可能意味著在肝移植手術的早期階段,需要對心肌損傷進行評估,并在必要時采取藥物保護措施。
目前,研究團隊尚無法確定造成這一差異的具體原因,但他們傾向于認為這并非由移植物功能障礙所引發。
除了ALT與AST外,其他反映肝功能的指標大多保持在正常區間。不過,膽紅素——一種由衰老紅細胞分解產生的色素,以及γ-谷氨酰轉肽酶(γ-GGT)——與肝臟的解毒功能和膽汁分泌密切相關的一種酶,在研究的后期階段均呈現出一定程度的上升態勢。
研究人員在研究告一段落后對移植肝進行了細致的組織學剖析。分析結果顯示,移植肝內存在輕微的炎性細胞浸潤現象,但并未檢測到免疫排斥反應的跡象。進一步觀察發現,受體原始肝臟組織在第10天時出現了輕微的肝內膽汁淤積情況,這或許是導致膽紅素和γ-GGT水平升高的潛在因素。
此外,研究人員還注意到,在第10天獲取的豬肝樣本中,肝細胞的增殖活動明顯增強,星狀細胞(與肝臟纖維化相關的細胞)的活化程度降低,肝竇內皮細胞(參與肝臟血液交換的細胞)的增殖數量增加。這些變化表明移植的豬肝具備再生能力,并且未出現免疫排斥和纖維化的跡象。顯微鏡下的觀察結果亦未發現病毒顆粒的存在。
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遠未達到終點
很可惜,由于本次研究的觀察期相對短暫,我們無法據此全面分析長期移植后異種移植物的功能變化,進一步的,也無法確定豬肝是否能夠完全替代人類肝臟的所有功能。
肝臟,意義重大,當它作為移植器官時,復雜性更是遠超其他器官(主要指其他已成功的豬腎、豬心移植手術)。
肝臟不僅是解毒器官,更承擔著合成凝血因子、載脂蛋白以及調節免疫等眾多生理功能,如何保證移植的異種器官能夠實現這些功能?
另外,盡管移植后的豬肝能分泌膽汁和蛋白質,但其合成人類特異性蛋白(如纖維蛋白原、凝血因子Ⅸ)的能力存在先天不足,這將成為長期替代的核心瓶頸。
西京醫院團隊的探索意義重大,但想要將豬肝移植從“過渡性治療”推向“永久性替代”,需得邁過重重門檻。
未來研究需要聚焦三大方向:其一,通過基因編輯技術補全人類特異性蛋白表達缺陷;其二,開發精準免疫抑制方案以平衡排斥與感染風險;其三,探索生物人工肝與異種移植的協同模式,為肝臟功能恢復爭取更多時間。
豬肝移植的突破不應被過度解讀為“完全替代”的臨近,而更應視為解決供體短缺難題的階段性成果。
寫在文末
在可預見的未來,豬肝移植更可能作為肝衰竭患者的“生命橋梁”,而非終極治療方案。隨著基因編輯與免疫調控技術的演進,我們或許能逐步突破這些限制,但實現豬肝對人肝的完全替代,仍是“路漫漫其修遠兮”。
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