由空军军医大学西京医院组成的中国医师团队,所完成的全球首例猪肝移植手术,再度荣登《自然》杂志首页。

回顾往昔,2024年3月,西京医院团队对外宣布,成功完成全球首例基因编辑猪-人异种肝脏移植手术;时隔两月,2024年5月,安徽医科大学第一附属医院团队在一名活体肝癌患者体内,成功实施了猪肝移植手术;又至2025年1月,西京医院团队再次发声,称已实现基因编辑猪肝脏对人肝脏的完全替代功能

异种器官移植的发展愈发红火。

时至2025年3月下旬,《自然》杂志正式发表了对应2024年3月的西京团队手术的科研论文,向全球读者详细地展现了世界首例基因编辑猪-人肝移植的实验数据与研究细节。

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世界首例 从容过渡危险期

2024年3月10日,中国科学院窦科峰院士与肝胆外科陶开山主任领衔的空军军医大学西京医院团队,成功完成了一例突破性的异种肝移植手术:他们将一头经过基因编辑的猪的肝脏,以辅助移植的形式植入了一位脑死亡成年患者体内。

该患者此前因重型闭合性颅脑损伤,经医院全力抢救后,三次评估均确认为脑死亡,其家属在充分了解风险后,同意让患者参与这项异种肝移植的科研项目。

窦科峰院士、陶开山主任等专家亲自操刀完成了这例复杂的手术。手术中所使用的供体猪,经过了精准的基因改造:科研人员敲除了3种可能引发超急性排斥和急性体液性排斥反应的猪抗原基因,同时引入了2种“人补体调节蛋白”和1种“人凝血调节蛋白”的基因。这样的基因编辑技术,旨在降低人体对猪肝脏的免疫排斥反应,提高移植成功率。

这只基因编辑猪,是我国生物企业基于Bama微型猪的自主研发成果

具体来说,科研人员敲除了介导超急性排斥反应的三种酶基因:α-1,3-半乳糖基转移酶(GGTA1)、β-1,4-N-乙酰-半乳糖胺基转移酶2(B4GALNT2)和N-羟基神经氨酸(CMAH)。这些酶在未改造的猪体内会产生特定的抗原,容易引发人体的超急性排斥反应

同时,科研人员还引入了两种人补体调节蛋白(CRP)基因:CD46和CD55,它们能够有效减轻移植后的排斥反应,延长异种移植物的存活时间。

此外,还转入了人血栓调节蛋白(THBD)基因,这种蛋白可以激活抗血栓形成蛋白C,从而有效防止移植后可能出现的凝血问题,保障移植肝脏的血液供应畅通。

手术过程顺利,当移植的肝脏恢复血流供应后,就立刻开始正常分泌胆汁,且未出现超急性排斥反应,这些胆汁会通过特殊设计的管道倒流至体外,以便科研人员进行实时分析和监测。

术后24小时的监测显示,患者体内血流动力学保持稳定,移植肝脏的胆汁分泌功能良好,B超检查也表明移植肝脏的血供状况正常,穿刺病理检查未发现排斥反应的迹象。

最终,由于家属的个人意愿,这项研究在3月20日被提前终止,猪肝被移除,并用人工血管重建了患者的下腔静脉(IVC),以恢复患者体内的正常血液循环。

在研究终止前,移植的猪肝脏已经稳定工作了10天,且在研究结束后取出的移植猪肝,其质地和颜色均保持良好,显示出在这段时间内肝脏功能正常。

当然,既然是“辅助移植”方式,那么患者自身的肝脏并不会被切除,而移植的猪肝仅作为辅助支持

它模拟的,是临床实践中,肝衰竭患者在等待合适的人体肝脏移植时的过渡性治疗场景。在此期间,移植的猪肝能够暂时承担部分肝脏功能,为患者争取更多的时间,等待合适的供体出现。

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珍贵的实验细节

在两小时之后,被血液重新灌注移植的猪肝开始生成色泽呈金黄色的胆汁,且随着时间的推移,胆汁的量逐渐增多。

与此同时,源自猪肝的白蛋白含量也出现了显著的上升趋势。尽管这两项指标的绝对数值并不算高,但它们的存在足以有力地证明移植入人体的猪肝已经具备了存活以及执行部分功能的能力。

在对肝功能相关指标的监测过程中,研究人员发现了一个有趣的现象:丙氨酸氨基转移酶(ALT)——一种常被用作评估肝脏细胞是否受损的指标,其水平在移植后始终维持在正常范围;而另一种类似的指标天冬氨酸氨基转移酶(AST),在术后却经历了一段短暂且急剧的上升阶段,随后又逐渐回落。

基于这个观察结果,研究者展开了对ALT和AST水平差异的深入探讨。他们查阅了大量先前的动物实验资料,没有找到答案,却在检索过程中,研究者发现了一项关于猪-人心脏移植的案例,其中同样出现了早期AST峰值的现象

由于AST不仅存在于肝脏,也存在于心肌细胞中,研究者推测这可能意味着在肝移植手术的早期阶段,需要对心肌损伤进行评估,并在必要时采取药物保护措施。

目前,研究团队尚无法确定造成这一差异的具体原因,但他们倾向于认为这并非由移植物功能障碍所引发

除了ALT与AST外,其他反映肝功能的指标大多保持在正常区间。不过,胆红素——一种由衰老红细胞分解产生的色素,以及γ-谷氨酰转肽酶(γ-GGT)——与肝脏的解毒功能和胆汁分泌密切相关的一种酶,在研究的后期阶段均呈现出一定程度的上升态势。

研究人员在研究告一段落后对移植肝进行了细致的组织学剖析。分析结果显示,移植肝内存在轻微的炎性细胞浸润现象,但并未检测到免疫排斥反应的迹象。进一步观察发现,受体原始肝脏组织在第10天时出现了轻微的肝内胆汁淤积情况,这或许是导致胆红素和γ-GGT水平升高的潜在因素。

此外,研究人员还注意到,在第10天获取的猪肝样本中,肝细胞的增殖活动明显增强,星状细胞(与肝脏纤维化相关的细胞)的活化程度降低,肝窦内皮细胞(参与肝脏血液交换的细胞)的增殖数量增加。这些变化表明移植的猪肝具备再生能力,并且未出现免疫排斥和纤维化的迹象。显微镜下的观察结果亦未发现病毒颗粒的存在。

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远未达到终点

很可惜,由于本次研究的观察期相对短暂,我们无法据此全面分析长期移植后异种移植物的功能变化,进一步的,也无法确定猪肝是否能够完全替代人类肝脏的所有功能

肝脏,意义重大,当它作为移植器官时,复杂性更是远超其他器官(主要指其他已成功的猪肾、猪心移植手术)。

肝脏不仅是解毒器官,更承担着合成凝血因子、载脂蛋白以及调节免疫等众多生理功能,如何保证移植的异种器官能够实现这些功能?

另外,尽管移植后的猪肝能分泌胆汁和蛋白质,但其合成人类特异性蛋白(如纤维蛋白原、凝血因子Ⅸ)的能力存在先天不足这将成为长期替代的核心瓶颈

西京医院团队的探索意义重大,但想要将猪肝移植从“过渡性治疗”推向“永久性替代”,需得迈过重重门槛。

未来研究需要聚焦三大方向:其一,通过基因编辑技术补全人类特异性蛋白表达缺陷;其二,开发精准免疫抑制方案以平衡排斥与感染风险;其三,探索生物人工肝与异种移植的协同模式,为肝脏功能恢复争取更多时间。

猪肝移植的突破不应被过度解读为“完全替代”的临近,而更应视为解决供体短缺难题的阶段性成果

写在文末

在可预见的未来,猪肝移植更可能作为肝衰竭患者的“生命桥梁”,而非终极治疗方案。随着基因编辑与免疫调控技术的演进,我们或许能逐步突破这些限制,但实现猪肝对人肝的完全替代,仍是“路漫漫其修远兮”。

* 文章内容仅供参考,不构成任何建议

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