器官衰竭是一种危及生命的疾病，器官移植则是治疗终末期器官功能衰竭、提高患者生存质量最有效的方法。然而，器官移植当前最大的障碍是供体缺乏，很多患者会在等待中死亡。
业内正在探索多种可替代以及更有希望的方案，包括异种器官移植、干细胞、工程化方法合成植入物等等。其中，异种器官移植有望为器官供体来源提供了一种可持续且可行的方法，领域内也在不断取得重要进展。
近日，一家位于马萨诸塞州剑桥市的异种器官移植公司eGenesis宣布，公司的研究团队在Nature上发表了一项异种器官移植的概念验证研究长期生存数据，这项研究评估了经过基因工程改造的猪肾脏移植到食蟹猴模型中的安全性和有效性。
官方新闻稿指出，这些临床前验证试验数据有望推动公司的肾移植主要候选药物 EGEN-2784 进入临床开发阶段。
（来源：Nature）
在研究中，研究团队对猪供体进行基因工程改造，累计对猪的基因组进行了 69 次编辑，以消除聚糖抗原，过度表达人类转基因并灭活猪的内源性逆转录病毒。移植到食蟹猴体内后，仅敲除三种聚糖抗原的肾脏移植物存活率很差，而敲除聚糖抗原并表达人类转基因的工程化猪肾脏供体在食蟹猴体内生存了更长时间，最长的猴子在移植后生存了 758 天，超过了两年。这是异种器官移植中生存时间最长的案例之一。
根据新闻稿中的描述，这些数据是迄今为止该领域发布的最大、最全面的临床前数据，为临床医生通过异种器官移植方法解决人体器官短缺的目标又迈进了一步。
对此，eGenesis首席执行官 Michael Curtis 博士也表示，本次发表的数据表明，公司在改造猪供体器官上增强受体相容性和长期生存方面取得了快速进展，这是人类临床试验成功转化的关键一步。
共编辑 69次基因组，工程化猪肾移植物最长可存活超2年
当前，异种器官移植的研究主要集中在猪上面，它们被视为是人体异种器官供体来源以及异种细胞再生的首选动物。部分原因在于猪器官的体积和组织结构与人类器官相似，在一定程度上能够避免灵长类动物作为供体所涉及到的伦理问题。
不过，人类和其他灵长类动物的免疫系统会对猪细胞表面的三种分子产生反应，直接将正常的猪器官移植到人体内会引发一系列免疫排斥反应。此外，猪的内源性逆转录病毒也对人体存在潜在风险。内源性逆转录病毒是一种嵌在细胞内基因组中的病毒，在猪身体里没有毒性，但当猪的细胞和人的细胞接触时，内源性逆转录病毒会从猪的基因组“跳”到人的基因组中。
也因此，避免免疫排斥反应和不同物种感染是实现猪的器官异种移植首先要解决的两个问题。理论上讲，通过基因编辑工具改造培养出符合异种器官移植要求的基因编辑猪则是解决上述问题的重要方案。
eGenesis是异种器官移植领域的领跑者之一，这家公司自 2015 年成立以来一直在探索利用 CRISPR 编辑工具改造猪的基因组，从而培养出符合移植的基因编辑猪。本次公布的临床前试验由该公司的创新部高级副总裁 Wenning Qin 领导，她也是这项发表在Nature上论文的通讯作者。公司的联合创始人 George Church 也参与和指导了这项研究。
图| Wenning Qin（来源：eGenesis 公司官网）
Wenning Qin 在公司负责利用基因编辑工具编辑猪的基因组，开发人类相容性细胞、组织和器官，推出可异种移植的产品。Wenning Qin 在该领域内拥有超 25 年的研发经验，专注于模型生物的基因组编辑，包括采用传统基因靶向以及 CRISPR/Cas9 基因组编辑技术编辑啮齿动物和猪模型。她曾在孟山都生命科学（已被拜耳收购）、法玛西亚公司（后被辉瑞收购）、辉瑞、Biogen Idec（后合并为渤健）、杰克逊实验室任职并推动项目发展。
在研究中，Wenning Qin 及其同事选择了尤卡坦小型猪，对供体猪基因进行了 69 次编辑，培养出了基因编辑猪，这是在异种移植活猪中进行的数量最多的基因组编辑。对供体的编辑可以分为三个类型，其中，敲除了 3 个参与免疫排斥反应的合成聚糖抗原的基因；敲除 59 个嵌入在猪基因组中的内源性逆转录病毒基因组拷贝；还插入了 7 个人类转基因，这些基因调控出现炎症、先天免疫反应、凝血和补体等排斥反应的通路，有助于保持移植器官的健康状态。
图|经过69 次基因组编辑的试验猴模型（来源：上述论文）
在体外功能分析表明，编辑后的肾内皮细胞与人类内皮细胞具有类似的炎症调节功能，与人类细胞具有高度的免疫相容性。
研究团队将培养出的基因编辑猪的肾移植到 20多只食蟹猴体内，这些猴也接受了免疫抑制药物。试验结果表明，接受不含插入 7 种人类基因猪肾的猴子存活期都没有超过 50天，仅移植含有敲除三聚糖抗原的供体肾脏的猴子存活率较差。而 15 只猴子中有 9 只接受了带有人类基因的猪肾，其中 5 只猴子的寿命超过一年，这 5 只中的 1 只猴子寿命超过了 2 年。这表明插入人类转基因的供体肾脏移植到非人灵长类动物中后可以延长存活时间。
对肾脏生物标志物的分析表明，移植的猪肾脏能为受体提供了足够的代谢物过滤功能，性能与两个原生肾脏一样好。
相关产品管线处于 IND 准备阶段
eGenesis是一家成立于 2015 年的异种器官移植公司，由 George Church 联合创办。这家公司正在基于一种基因组工程的方法开发安全有效的可移植的异种器官，目标是为异种移植开发出大量安全有效的 HuCo™器官和细胞。该公司自成立以来共完成了 4 轮融资，累计筹集资金 2.65 亿美元。
根据官网的介绍，这家公司开发可异种移植器官的底层技术是其专有的基因组工程和生产平台 EGEN™，这是同类技术中唯一能够通过基因编辑技术全面解决异种器官分子不相容性和病毒风险的技术平台。通过敲除、基因插入等多重基因编辑、精准基因整合实现对多个精确基因的修饰和定点整合基因片段。
官网资料还指出，改变猪细胞后，该公司将会使用克隆细胞分离技术分离和培养修饰后的细胞，且已经通过试验测试验证可正确改变基因。此外，该公司也在建设生产设施，以确保安全性和一致性。随着产品进入临床开发阶段，其将根据所有相关监管机构的要求扩大生产规模。
基于这些技术平台和设施，eGenesis正在开发多个针对实体器官和细胞治疗项目，开发计划涵盖了急性肝衰竭、肾移植、胰岛细胞移植、儿科和成人心脏移植等等。
图|在研管线（来源：eGenesis 公司官网）
针对肾移植的项目正处于 IND 准备阶段。根据研究团队说法，这些临床研究数据将会为 FDA 等监管机构提供更多数据，以支持这一项目的临床申报工作，推进其尽快进入临床试验中。
挑战犹存
Michael Curtis 在接受外媒采访时表示，这一研究的关键是通过可临床转化的方法实现了异种移植物的长期存活，这些积极的试验数据将使我们更接近推进基因编辑工程猪肾移植的临床试验。
马里兰大学医学院的异种移植外科医生 Muhammad Mohiuddin 在接受媒体采访时表示，研究人员在设计猪基因组时考虑的是人类，而不是非人类灵长类动物，因此工程化猪肾异质物在人类身上可能会表现得更好。
不过，一些科学家们认为，深入研究为什么异种移植的成功率存在很大差异，以及通过如此大量基因组编辑规模化生产猪供体的可行性如何，这些对于临床试验和未来的应用非常重要。
阿拉巴马大学伯明翰分校的移植外科医生 Jayme Locke 则提醒道，人类的体重比这些猴子要重得多，血压也更高，而且尚不清楚猪的器官是否能承受这种环境。
此外，也有科学家质疑这项研究中进行了大量基因编辑的必要性。纽约市哥伦比亚大学医学中心的移植免疫学家 Megan Sykes 指出，生存率并没有比以前看到较少基因编辑的情况要好得多。加之，每进行一次额外的基因修饰，就会增加生产的复杂性，生产会变得更加困难，这可能进一步使扩大规模生产变得更加困难。
Muhammad Mohiuddin 坦言，试验中可能确实存在“过度编辑”，但是其对工程化基因编辑猪持有乐观态度。他认为，未来有一天会出现适用于异种器官移植的工程化基因编辑猪，同时还可以不依赖免疫抑制药物。
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