点评丨季维智 (中国科学院院士)、程涛（ 中国医学科学院血液学研究所）、印遇龙（中国工程院院士）、赖良学（中科院广州生物医药与健康研究院研究员）
干细胞 再生医学与异种器官移植领域的 快速 发展 为 根本解决临床治疗所需供体细胞、器官短缺问题 提供方案。 然而， 由于干细胞分化、调控机制十分复杂， 基于体外细胞分化、扩增体 的 制备 方式 难以 获得 功能健全 供体细胞，且成本高昂 ， 无法 满足临床需求 。 在异种器官移植领域 ， 虽然 基因编辑猪肾脏、心脏移植已在非人灵长类动物上取得了显著进展 ；但对于具有复杂 蛋白 / 激素 / 代谢 功能的器官（例如肝脏），由于 跨 种属 生理 兼容性低， 难以 直接临床应用。通过动物模型为生物反应器，结合干细胞与再生技术，活体再生人类细胞/器官是有效的解决方案之一。
目前异种之间的组织器官 功能性重建只在大鼠 - 小鼠、以及人 - 小鼠之间实现。例如 在小动物模型领域，人类干细胞等可在免疫缺陷小鼠体内分化为多 系人免疫细胞、红细胞、血小板、肝细胞 、肺实质细胞等 ，从概念上检验了基于动物模型再造人类细胞 / 器官的思路。 然而， 免疫缺陷 小鼠体型较小、寿命较短 、与人类生理兼容性较低 ， 难以 用于制备 临床 级别的供体细胞 / 器官 。 是否能够 建立 对人类细胞具有高度免疫兼容性，且可 实现人类 干 细胞 高效 植 入 和 分化 的大型免疫缺陷动物模型 ？仍然是完全未知的挑战 。
猪在体型、器官解剖结构和生理功能等方面与人类高度相似，且易于繁殖、便于基因编辑，因此被视为 理想的 临床前 大动物 模型和临床异种移植的供体动物。 在 过去的 二十年里， 研究者已通过天然突变品系的选择性繁育以及 Rag1 （或 Rag2 ）和 Il2rg 等 基因的敲除，建立了多种免疫缺陷猪品系。 然而， 重症免疫缺陷猪极易由于感染而导致早期死亡 ， 其长期饲养是国际难题（此前报道 最长生存仅 3 4 天 ） 。是否能够攻克免疫缺陷猪的制备与饲养，并以免疫缺陷猪为载体，实现人源细胞在组织器官的高水平植入和嵌合？是当前人源化器官异种构建领域探索的主要路径。
202 5 年 5 月 20 日，Nature Biomedical Engineering杂志以长文形式在线发表了 吉林大学 第一医院杨永广/胡正/李子义团队和 中国科学院动物研究所周琪/李伟团队合作完成的题为Long-term engraftment of human stem and progenitor cells for large-scale production of functional immune cells in engineered pigs的研究论文。该研究建立了免疫缺陷猪的构建和净化平台，首次实现重症免疫缺陷猪长程饲养（>500天）；构建了T/B/NK细胞缺陷，且巨噬细胞对人类细胞耐受的免疫缺陷猪；结合优化的清髓预处理和人造血干/祖细胞移植方案，实现了人造血干/祖细胞在猪体内长时间（>200天）植入和高比例（>90%）、多谱系（人 T 、 B 、 NK 、髓系、巨核、红系等）重建；且证实在猪体内发育的人类免疫细胞具有健全功能。该研究为利用猪模型规模化制备人类造血免疫细胞和人源化器官的再造奠定了基础。
在本研究中，研究团队 依托吉林大学人类疾病动物模型国家地方联合 工程实验室平台，建立了免疫缺陷猪剖宫产净化、人工饲养、屏障环境手术操作等技术体系， 突破了重症免疫缺陷猪难以长期饲养难题。 在此基础上， 团队 利用 CRISPR-Cas9 和体细胞核移植技术 构建了 T/B/NK 细胞缺陷的 Rag1 -/- Il2rg -/- （ RG ） 巴马 猪。 虽然 人造血干 / 祖细胞在植入 RG 猪后 可 在猪骨髓内可检测到高比例的多系人造血免疫细胞 ，且 猪骨髓内的 人造血干 / 祖细胞 可在 免疫缺陷 小鼠 实现 二次移植； 但是 ，在 RG 猪的外周血和 脾脏 中 几乎 检测不到人类细胞。 进一步研究发现，巴马猪巨噬细胞会快速排斥输 入 的人类细胞；其主要原因是人类 CD47 分子与猪 SIRP α （ 巨噬细胞表面免疫抑制受体 ） 没有交叉反应 。为克服巨噬细胞影响， 研究团队构建了 CD47 -/- Rag1 -/- Il2rg -/- (RGD) 免疫缺陷猪 。 CD47 分子缺失使得 RGD 猪源巨噬细胞对人类细胞免疫耐受。
研究团队 以 RGD 猪为受体，结合 优化的 人 人造血干 / 祖细胞 移植方案， 实现了 包括 人 T 、 B 、 NK 、 mDC 、 pDC 、 单核细胞等 几乎 所有人造血免疫细胞在 猪骨髓 、外周血、脾脏 等组织器官中的 长时程（ >200 天 ） 高水平 （最 高 超过 90% ） 重建。 有趣的是，人源化猪胸腺内具有强劲的人 T 细胞发育（ >90% 嵌合）， 人胸腺细胞 具有典型的 CD4/CD8 双阳性、单阳性和双阴性 表型和 组成；且 免疫缺陷猪胸腺 大小由 移植前 的 严重萎缩状态 发展到接近免疫健全猪胸腺 的 大小和细胞数 水平。 利用单细胞测序技术分析发现，人源化猪骨髓、脾脏、胸腺 中具有与人类接近的 多谱系 人造血免疫细胞的表型和 组成 。 人源化猪体内的 T 细胞和 B 细胞具有广泛的识别谱系 （ TCR/BCR R ep e rtoire ） 。 功能实验发现， 人源化猪体内发育的人 CD4 + T 细胞在接受 TCR 信号刺激后会大量活化、增殖 ， 分泌多 种 炎症因子，并可被诱导为 Th1 、 Th2 、 Th17 、 Treg 细胞 ；人 CD8 + T 细胞在导入 anti-CD19 CAR 载体后可对人 B 细胞肿瘤产生强烈的杀伤作用。
综上，研究团队构建了对人类细胞具有高度兼容性的免疫缺陷猪，建立了免疫缺陷猪的净化、饲养、实验体系，并首次实现了人造血干/祖细胞在猪体内高比例、长期植入和重建。该研究开创了基于免疫缺陷猪的再生医学研究新领域，为利用人源化猪为生物反应器规模化制备人类造血免疫细胞（如 造血干细胞、 CAR-T 、 TCR-T 、 CAR-NK 等 ）、血液细胞（人红细胞、人血小板），及以猪为载体再造“人源化器官”奠定了基础。
该研究由 吉林大学 第一医院 和 中国科学院动物研究所合作完成， 吉林大学 第一医院 杨永广教授、 胡正 教授 、 李子义教授，中国科学院动物研究所李伟研究员与周琪研究员为共同通讯作者； 吉林大学 第一医院 胡正教授 ， 博士生 邹俊 、 汪正铸 ， 中国科学院 动物所 博士 后许凯 和 海棠 博士 ， 为本研究共同第一作者。
专家点评
季维智 （ 中国科学院院士，昆明理工大学）
动物模型在生物医学研究中扮演着不可替代的角色，尤其是能够模拟人类生理、发育与病理特征的模型，愈加受到广泛关注。在众多模型中，灵长类模型与人源 化动物 模型被视为研究转化最具潜力的模型。目前，人源 化动物 模型主要集中在造血免疫系统人源化小鼠，已广泛应用于感染、肿瘤、干细胞与再生医学以及移植免疫等多个领域。然而，由于小鼠在体型、寿命、生理特性及进化距离等方面与人类存在显著差异，限制了其在某些临床转化研究中的适用性。因此，研发在人类尺度、进化关系及生理特征上更为接近的人源化大动物模型——特别是猪模型——一直是该领域的重要目标。然而，受限于大动物模型构建的技术复杂性，该方向长期进展缓慢。
近期，吉林大学第一医院杨永广、胡正、李子义团队与中国科学院动物研究所周琪、李伟团队合作，首次构建了具有人类造血免疫系统高度嵌合水平的人源化猪模型，成功实现了人源 化动物 模型从小动物向大动物的跨越。该模型的建立不仅为基础与转化研究提供了新的平台，也为相关新药和疗法的临床前评估开辟了前所未有的途径。
专家点评
程涛 （ 中国医学科学院血液学研究所所长）
基于人造血免疫细胞的输注和移植疗法在白血病、实体肿瘤、贫血等疾病的治疗中发挥重要作用。然而，供体细胞的短缺使得大量患者无法得到有效治疗。目前的解决方案主要是结合干细胞再生技术，通过体外培养体系模拟体内造血发生过程，进行细胞制备。然而，造血免疫细胞的发育过程极为复杂，体外制备的人类造血免疫细胞在数量、功能和质量上仍难以满足临床需求。例如，体外扩增的造血干细胞在临床应用中仍面临诸多挑战。
因此，借助动物作为载体，寻找一种接近生理环境的体内细胞制备方案被认为是一条非常有前景的技术路径。 2004 年，杨永广教授团队在免疫缺陷小鼠中联合移植人胎肝造血干 / 祖细胞与人胎胸腺，首次实现了功能性人类免疫系统在小动物体内的重建（ Lan P et al, Blood, 2004 ）。然而，由于小动物体积较小，难以满足临床所需人类供体细胞的制备需求。
近二十年来，多个研究团队尝试在大动物上实现人造血免疫重建，但都以失败告终。最近，吉林大学第一医院的杨永广教授、胡正教授、李子义教授与中国科学院动物研究所的周琪研究员、李伟研究员团队展开紧密合作，经过多年的努力，首次在猪体内实现了人造血免疫细胞的高水平、长时程、多谱系重建，并证明了人源化猪体内的人造血免疫细胞具有良好的功能。
该研究开创了以大动物为生物反应器，在接近生理条件下再生人类造血免疫细胞的新领域，为解决血液与免疫系统研究中的关键难题——如人造血干细胞扩增、幼稚型 CAR-T/TCR-T 细胞与人类红细胞、血小板的大规模制备——提供了全新的技术路径。
专家点评
印遇龙（ 中国工程院院士，湖南农业大学）
猪作为人类重要的经济动物，长期以来是优质动物蛋白的主要来源。近年来，随着生物医学研究的深入，猪作为理想异种器官供体的潜力不断显现。 小型猪因其 体型和生理特征与人类接近，成为异种器官移植研究的首选对象。通过免疫与生理相关基因的精准编辑，猪源肾脏与心脏已可在非人灵长类动物体内实现长期存活，标志着异种器官移植迈出了关键一步。然而，对于如肝脏等具有高度复杂生理功能的器官，异种移植仍面临巨大挑战，主要源于猪源细胞与人类细胞间的大量基因不匹配。近年来，以动物为宿主再造人类器官被认为是解决人类器官短缺的一条新赛道。
吉林大学第一医院与中科院动物所的联合团队，建立了重度免疫缺陷猪的构建与饲养平 台。首次实现 T/B/NK 三系免疫细胞缺陷猪在屏障设施中存活超过 500 天（此前报道最长为约 4 周），并在此基础上，首次实现了人类造血免疫细胞在猪体内的高水平嵌合。该成果为构建具有人源细胞高度嵌合的“人源化器官”提供了坚实的技术支撑，为异种器官再造奠定了重要基础。
专家点评
赖良学 （ 中科院广州生物医药与健康研究院研究员）
构建免疫系统的人源化猪模型是国际生物医学领域的一项重大挑战。过去二十年中，国内外科研团队陆续利用 Rag1/2-/- 、 Il2rg-/- 、 Rag1/2-/-Il2rg-/- 等多种 T/B/NK 细胞联合缺陷的免疫缺陷猪模型，均未能获得人免疫细胞有效嵌合。
吉林大学第一医院与中科院动物所团队发现，在 Rag1/Il2rg 双基因敲除巴马猪中，仍然存在的巨噬细胞对人源细胞具有高度吞噬排斥能力。因此，解决巨噬细胞 介 导的异种排斥，成为人源化免疫系统在猪体内能否成功定植和再生的另一关键因素。 CD47 分子作为“自我”识别信号，其功能缺失将有效降低巨噬细胞对人源细胞的吞噬作用，据此，研究团队成功构建了 CD47/Rag1/Il2rg 三基因敲除的免疫缺陷猪模型，从而实现人源细胞在猪体内的耐受与嵌合。该模型的建立，不仅破解了长期制约人源化猪构建的核心障碍，更开启了以免疫缺陷猪为载体，实现人源细胞与器官异种再造的新篇章。
https://www.nature.com/articles/s41551-025-01397-6
制版人： 十一
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