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移植医学2020s14 分钟阅读

异种移植——基因编辑猪器官进入人体

Xenotransplantation — Gene-Edited Pig Organs Enter the Clinic

2024 年 11 月 25 日,阿拉巴马州 53 岁的 Towana Looney 在纽约大学朗格尼医学中心接受了一颗基因编辑猪的肾脏。她带着这颗猪肾生活了 130 天,无需透析,然后因排斥反应在 2025 年 4 月将其移除。 130 天听起来并不长,但它是当时猪器官在活人体内工作的最长纪录。更重要的是,这一连串手…

异种移植器官短缺基因编辑猪免疫排斥临床试验

2024 年 11 月 25 日,阿拉巴马州 53 岁的 Towana Looney 在纽约大学朗格尼医学中心接受了一颗基因编辑猪的肾脏。她带着这颗猪肾生活了 130 天,无需透析,然后因排斥反应在 2025 年 4 月将其移除。

130 天听起来并不长,但它是当时猪器官在活人体内工作的最长纪录。更重要的是,这一连串手术不再是偶发的医学奇观:2025 年 2 月,美国 FDA 批准了第一个异种移植正式临床试验,这个领域开始从"同情用药"的个案走向受监管的药物开发路径。

破除误解:异种移植不缺勇气,缺的是免疫学

把动物器官放进人体并不新鲜。1960 年代就有医生尝试将黑猩猩和狒狒的肾脏移植给肾衰竭患者;1984 年,"Baby Fae" 案例中的狒狒心脏让一名婴儿多活了 20 天。这些尝试全部失败于同一个原因:免疫系统的攻击。

所以 2020 年代的突破不在于外科技术,而在于我们终于能够改写供体一方。过去,移植医生只能用药压制受者的免疫系统;现在,CRISPR 让研究者可以从基因层面改造供体猪,让猪的器官在分子层面"看起来更像人"。异种移植的核心命题由此从"能不能做"变成了"改造到什么程度才够"。

另一个误解是选择猪很奇怪。其实猪是权衡后的最优解:器官尺寸与人类相当,繁殖快、可大规模饲养,基因组编辑技术成熟,且伦理接受度远高于灵长类动物。

核心问题:三重不兼容

猪器官进入人体要面对三道墙。

第一重:超急性排斥。 猪血管内皮表达一种叫 α-Gal 的糖分子,人类血液中天然存在针对它的抗体。未经改造的猪器官进入人体后,会在几分钟到几小时内被抗体和补体系统摧毁。这是最容易解决的一重——敲除产生 α-Gal 的基因(GGTA1)即可。

第二重:分子层面的系统性错配。 凝血调节、补体抑制、炎症控制等机制存在物种差异。猪器官即使躲过超急性排斥,也会在数周至数月内遭遇抗体介导的慢性攻击和凝血紊乱。对策是在猪基因组中插入多个人类基因(如补体调节蛋白、抗凝血分子),让猪的血管学会"说人类的分子语言"。

第三重:跨物种感染。 所有猪的基因组里都嵌着猪内源性逆转录病毒(PERV)的数十个拷贝。2017 年,杨璐菡与 George Church 创立的团队在《科学》发表研究,用 CRISPR 一次性灭活了猪细胞中全部 62 个 PERV 拷贝,并由此繁育出不携带活性 PERV 的猪[perv]。另一道实际威胁是猪巨细胞病毒(PCMV)——它被认为与首例猪心移植患者的死亡有关,教训是供体猪必须在"指定无病原体"(DPF)设施中繁育,而非仅靠编辑。

谁在做、做到了哪一步

当前有两家公司在供应"临床级"的基因编辑猪,路线明显不同:

供体猪公司编辑内容已用于
10 处编辑猪Revivicor(United Therapeutics 旗下)敲除 3 个异种抗原基因与 1 个猪生长激素受体基因,插入 6 个人类基因全部两例猪心移植;Looney 的猪肾;首个正式临床试验 UKidney
69 处编辑猪eGenesis3 处抗原敲除、7 个人类转基因、59 处 PERV 灭活Slayman 与 Andrews 的猪肾(麻省总医院)

按时间顺序看关键节点:

  • 2022 年 1 月,马里兰大学将 10 处编辑猪的心脏移植给 57 岁的 David Bennett。他存活了 60 天。后续分析在移植物中发现 PCMV 迹象,死因被认为是多因素的,而非单纯排斥[bennett]
  • 2023 年 9 月,第二例猪心移植(患者 Lawrence Faucette)存活约六周,出现早期排斥迹象后死亡。
  • 2024 年 3 月 16 日,麻省总医院完成首例活人猪肾移植:62 岁的 Richard Slayman 接受 69 处编辑的猪肾。他约两个月后死于一次意外心脏事件,尸检未见排斥迹象[slayman]
  • 2024 年 4 月,纽约大学为同时装有机械心泵的 Lisa Pisano 移植单基因编辑猪肾。肾脏因灌注不足在第 47 天被移除,患者同年 7 月去世。
  • 2024 年 11 月,Looney 案例创下 130 天纪录。移除的导火索是一场不相关的感染:控制感染需要下调免疫抑制强度,排斥随之而来——这暴露了异种移植临床管理的核心两难。
  • 2025 年 1 月 25 日,麻省总医院完成第二例:66 岁的 Tim Andrews 接受 69 处编辑猪肾。截至 2025 年秋,他带肾存活已超过八个月,成为存活最久的猪肾受者。

肝脏与肺也在推进,但都在更早期的阶段。2024 年 3 月,空军军医大学西京医院窦科峰团队将一只 6 基因编辑猪的肝脏辅助性移植给脑死亡受者,器官工作 10 天,分泌胆汁与猪白蛋白,未检测到超急性排斥或 PERV 传播,结果 2025 年 3 月发表于《自然》[liver]。2025 年 8 月,广州医科大学何建行团队报告将基因编辑猪肺移植给脑死亡受者,肺维持了 9 天功能,发表于《自然·医学》[lung]。2025 年 10 月,安徽团队报告了首例活人体内猪肝移植:部分猪肝作为辅助移植物工作 38 天后被移除,患者共存活 171 天。

从个案到试验:EXPAND 的意义

以上所有手术都走的是 FDA"扩大使用"(Expanded Access,即同情用药)通道——为无其他选择的患者特批的单例手术。它能证明概念,但产生不了可靠的安全性与有效性数据。

2025 年 2 月 3 日,FDA 批准了 United Therapeutics 的 IND 申请,允许其 10 处编辑猪肾(UKidney)进入正式临床试验(EXPAND 研究):首批 6 名终末期肾病患者,随后扩展至 50 人,目标是支持生物制品许可申请(BLA)。试验首例移植于 2025 年 11 月在纽约大学完成。这是异种移植历史上第一次按药物开发的标准框架接受检验。

代价与争议

个案成功与群体证据之间的鸿沟。 每个"创纪录"案例的患者都是病情极重、常规途径已穷尽的人,基线风险极高。用这类个案推断"猪肾可用"在统计上站不住脚,这正是 EXPAND 试验存在的原因。

感染与免疫抑制的两难。 Looney 案例暴露的问题没有答案:任何感染都会逼迫医生在"保住器官"和"控制感染"之间取舍,而猪器官对免疫抑制强度的要求可能高于人类器官。

长期病毒风险无法靠短期观察排除。 脑死亡受者的 10 天观察没发现 PERV 传播,但逆转录病毒的临床后果可能以年计。监管要求受者接受终身监测,这也是试验设计的既定部分。

谁先用得起。 美国有超过 10 万人在等待器官,其中绝大多数等待肾脏,每天约有十几人在等待中死亡。如果基因编辑猪器官获批,其繁育、质控和手术体系的成本在初期必然高昂,能否比人类器官分配体系更公平,是政策问题而非技术问题。

可检验的下一步

  • EXPAND 试验的前 6 名患者的移植物一年存活率,将是这个领域第一份可与其他疗法比较的硬数据。
  • 猪肝的近期定位是"桥接"——为等待人类供肝的肝衰竭患者临时维持生命,而非永久替代。西京医院的脑死亡案例正是按这个逻辑设计的。
  • 猪肺被普遍认为是难度最高的器官(对缺血与免疫损伤极其敏感),脑死亡模型中 9 天的功能维持只是起点。
  • 观察 Andrews 等存活案例能否突破一年、两年,将直接校准"130 天纪录"究竟是平台期还是过渡段。

跨域连接

  • 免疫系统:异种移植把移植免疫学推到了极限——不仅要骗过 T 细胞,还要对付人类血液里预存的抗猪抗体和补体级联。推论:敲除一个抗原基因,超急性排斥就应被推迟一级;三处敲除后超急性排斥基本消失,剩下的慢性抗体介导损伤成为主要死因——这正是已在发生的模式。
  • CRISPR基因编辑:69 处编辑的猪是迄今基因编辑改造最深的活体哺乳动物之一,其中 59 处只为灭活内源性逆转录病毒。推论:若多重编辑是安全的,编辑数本身不应成为风险来源;eGenesis 猪肾的两例存活案例正在为这条推论积累首批人体证据。
  • 器官分配伦理:现行器官分配系统在稀缺下权衡等待时间、匹配度与紧急程度;猪器官若可无限量供应,"分配"问题会转化为"准入与定价"问题。推论:稀缺消失后,不平等的来源应从排队顺序转移到支付能力——监测指标应从等待名单死亡率换成不同收入群体的使用率。
  • 生命伦理:接受猪器官的患者要同意终身病毒监测,退出试验的代价可能是失去器官乃至生命——知情同意的分量远超普通手术。推论:同情用药个案的同意质量必然参差不齐,正式临床试验的伦理审查价值正在于把同意变成可核查的流程。
  • 卫生经济学:终末期肾病的透析是终身开支,一颗一次性移植的猪肾按"替代透析总成本"定价有经济合理性。推论:若定价锚定透析成本,猪肾越耐用越省钱;130 天级别的移植物存活无法支撑这笔账——经济学结论直接取决于免疫学的进展速度。

参考文献

脚注

  1. [perv]Niu et al., Science 357 (2017):eGenesis 创始团队在猪肾细胞系中同时灭活 62 个 PERV 拷贝,克隆出的猪不携带可传播的活性 PERV。eGenesis 的 EGEN-2784 供体猪携带 59 处 PERV 相关编辑。
  2. [bennett]Griffith et al., NEJM 387 (2022):患者 David Bennett 术后 60 天死亡;团队在移植物中检出猪巨细胞病毒(PCMV)DNA,后续分析认为潜伏病毒再激活、抗体介导损伤与缺血再灌注损伤共同导致失败,并促使全行业转向 DPF(指定无病原体)繁育。
  3. [slayman]麻省总医院披露(2024 年 5 月及后续说明):Slayman 死于意外心脏事件,尸检未见猪肾排斥或其他异常;移植团队术前预期该肾可工作至少两年。
  4. [liver]Tao et al., Nature(2025 年 3 月 26 日在线发表):6 基因编辑迷你猪肝辅助性移植入脑死亡受者(保留自体肝),观察 10 天,分泌胆汁与猪白蛋白,血流稳定,未见超急性排斥,未检出 PERV 传播;应家属要求于第 10 天终止。
  5. [lung]He et al., Nature Medicine(2025 年 8 月 25 日):6 基因编辑猪左肺移植入 39 岁脑死亡男性,维持功能 9 天(216 小时);作者同时报告了原发性移植物功能障碍与抗体介导损伤的迹象,强调肺是异种移植中难度最高的器官。