像獅身人面像或死神阿努比斯這樣的造物,科學(xué)還無(wú)能為力。但為了治療糖尿病,以湘雅三院王維教授為代表的醫(yī)生們已經(jīng)能將豬胰島細(xì)胞移植到人體了。據(jù)中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院教授、湖南省異種移植工程技術(shù)研究">

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異種移植 從科學(xué)研究正走向臨床治療

2020-10-12 10:36:00

來(lái)源:成都商報(bào)

  像獅身人面像或死神阿努比斯這樣的造物,科學(xué)還無(wú)能為力。但為了治療糖尿病,以湘雅三院王維教授為代表的醫(yī)生們已經(jīng)能將豬胰島細(xì)胞移植到人體了。據(jù)中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院教授、湖南省異種移植工程技術(shù)研究中心主任王維介紹,進(jìn)行了臨床試驗(yàn)的受試者糖尿病已經(jīng)得到較好控制。

  更具未來(lái)感的進(jìn)展來(lái)自啟函生物的楊璐菡博士團(tuán)隊(duì),他們利用基因編輯技術(shù)進(jìn)行了13個(gè)點(diǎn)位的基因修飾,培育(克隆)了代號(hào)為“3.0”的豬。理論上這種豬不再擁可能導(dǎo)致移植失敗的兩個(gè)關(guān)鍵危險(xiǎn)因素,是可以用于臨床的異種器官移植雛形。而近日,楊璐菡也已經(jīng)在Nature子刊發(fā)表了相關(guān)的研究論文。有國(guó)外科學(xué)家認(rèn)為,這項(xiàng)研究為無(wú)數(shù)等待器官移植的病人帶來(lái)了希望。

  中國(guó)器官移植現(xiàn)狀:

  每年器官移植數(shù)量?jī)H約2萬(wàn)例

  “修不好就換掉”,從某種意義上說(shuō),移植是一些終末期疾病的終極治療方案。伴隨著社會(huì)老齡化、慢病增多、某些疾病年輕化等因素交織在一起,中國(guó)乃至全球?qū)ζ鞴僖浦驳男枨笤絹?lái)越多。

  目前,在中國(guó),公民逝世后自愿器官捐獻(xiàn)成為器官移植使用的唯一渠道。據(jù)《中國(guó)器官移植發(fā)展報(bào)告(2015-2018)》,自2015年1月1日至2018年12月31日,中國(guó)公民逝世后器官捐獻(xiàn)累計(jì)完成18294例。2020年6月11日,在第四次“中國(guó)器官捐獻(xiàn)”主題活動(dòng)上,前衛(wèi)生部部長(zhǎng)、中國(guó)器官移植發(fā)展基金會(huì)理事長(zhǎng)黃潔夫說(shuō),目前每年因終末期器官衰竭而苦苦等待器官移植的患者約有30萬(wàn)人,每年器官移植數(shù)量?jī)H約2萬(wàn)例,“缺口很大”。

  異種器官移植的嘗試:

  為什么最終選擇豬?

  將動(dòng)物的器官移植到人身上,人類在許多年前就進(jìn)行過(guò)“瘋狂”的探索。

  1665年,英國(guó)大夫Richard Lower完成了首例動(dòng)物輸血手術(shù),即采集一只狗的血后輸入另一只狗的體內(nèi)。1667年,Richard Lower又將綿羊的血液輸給一位名叫Arthur Coga的男性患者,Arthur Coga當(dāng)場(chǎng)死亡。此后一段時(shí)間,為人輸送動(dòng)物血液成為一種治療疾病的方式,但由于免疫排斥反應(yīng)的存在,患者死亡的案例屢見不鮮。

  再往后,大夫們還嘗試過(guò)羊胰腺碎片移植、黑猩猩睪丸和卵巢移植等手術(shù),均沒有達(dá)到長(zhǎng)期良好效果。隨著對(duì)異種移植研究的加深,醫(yī)生們開始錨定某些固定物種作為供體對(duì)象,與人類親緣相近的靈長(zhǎng)類自然當(dāng)仁不讓。

  除了前面提到的黑猩猩,大夫們還嘗試移植過(guò)狒狒的器官,然后最終患者都不可避免的走向了死亡。直到后來(lái)人們才意識(shí)到,人與動(dòng)物之間的異種移植存在一道天然屏障,免疫系統(tǒng)會(huì)對(duì)外來(lái)的組織或細(xì)胞產(chǎn)生排異反應(yīng)。

  王維告訴記者,“豬的器官大小與人類相近,也與人器官的生理功能相似。以豬胰島素為例,豬胰島素與人胰島素相差僅一個(gè)氨基酸,可以在人體發(fā)揮應(yīng)有的功能。而且豬與人類共同生存了這么多年,沒有發(fā)現(xiàn)不可避免的嚴(yán)重的人獸共患病,全球科學(xué)家數(shù)十年的研究結(jié)果證明經(jīng)過(guò)豬作為移植供體是可行的?!?/p>

  豬,這種與人類相伴了一萬(wàn)余年的家畜,成為了科學(xué)界目前公認(rèn)的適合的異種移植供體對(duì)象。

  長(zhǎng)沙宣言的誕生:

  異種移植研究從實(shí)驗(yàn)室研究進(jìn)入臨床治療階段

  幾十年前,豬的組織就已經(jīng)在幫助人類進(jìn)行治療和恢復(fù)。例如豬的心臟瓣膜可以用來(lái)進(jìn)行心臟瓣膜置換手術(shù),豬的小腸粘膜組織則能用來(lái)進(jìn)行膀胱和直腸的修復(fù)。

  上世紀(jì)90年代,歐美各國(guó)曾花大力氣來(lái)推動(dòng)豬器官移植項(xiàng)目,幾個(gè)全球大藥廠也投入巨資希望解決豬器官的人體排斥問(wèn)題。但后來(lái)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),豬的基因組里存在豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒序列(Porcine endogenous retrovirus,PREV),出于對(duì)生物安全性的考慮,世界衛(wèi)生組織最終明確要求,在找到解決辦法之前,停止一切異種器官移植的臨床試驗(yàn)。

  據(jù)《科學(xué)雜志》2020年第3期《病毒如何與人類共進(jìn)化——內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的秘密》,作者中國(guó)科學(xué)院上海巴斯德研究所研究員崔杰指出,內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒序列幾乎嵌在于所有動(dòng)物的基因組中,它被認(rèn)為是古老病毒感染宿主祖先的生殖細(xì)胞、并侵入宿主基因組后產(chǎn)生的遺留元件,之后與宿主一起經(jīng)歷大時(shí)間尺度的共同進(jìn)化。

  以豬為例,豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒序列在豬身體里不會(huì)表達(dá)出毒性,但當(dāng)豬的細(xì)胞和人的細(xì)胞接觸時(shí),這種病毒序列可能會(huì)從豬的基因組轉(zhuǎn)移或交換到人的基因組中。

  王維告訴記者,豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒有ABC三種類型,單純的A或B或C的存在都沒有問(wèn)題,但是假如AC重組或BC重組后,再和單細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)這些病毒會(huì)與產(chǎn)生基因交換,“這是移植專家關(guān)注的問(wèn)題異種,經(jīng)過(guò)大量相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究與臨床研究,最終國(guó)際異移植專家達(dá)成了共識(shí),如果供體豬種的體內(nèi)沒有‘病毒C’那就是安全的,就可以作為異種移植供體豬培育?!?/p>

  2008年,WHO希望推動(dòng)異種移植臨床研究,但是如何防止臨床實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致的跨種系感染的風(fēng)險(xiǎn),需要盡快形成國(guó)際統(tǒng)一臨床研究規(guī)范,以保證異種移植進(jìn)入臨床的生物安全性。

  2008年11月,世界衛(wèi)生組織聯(lián)合國(guó)際異種移植協(xié)會(huì)、中國(guó)衛(wèi)生部在湖南省長(zhǎng)沙市召開了全球異種移植臨床研究規(guī)范研討會(huì),會(huì)議通過(guò)了《國(guó)際異種移植臨床研究規(guī)范》,稱為“長(zhǎng)沙宣言”,標(biāo)志著異種移植研究從實(shí)驗(yàn)室研究進(jìn)入臨床病人治療階段。

  如何去除PERV??jī)煞N方法:人工篩選與基因編輯

  面對(duì)如何去除豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(PERV)這個(gè)難題,王維用的是篩選法。從2000年開始,王維用了許多年的時(shí)間走遍中國(guó),上至青藏高原,下至海南島,試圖尋找一種體內(nèi)沒有病毒C的土豬。

  經(jīng)過(guò)在全國(guó)提取11個(gè)豬種的10000多份樣本進(jìn)行篩查和綜合評(píng)估,確定了一個(gè)無(wú)內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒C序列的豬種,王維又將選定的豬種進(jìn)行近交培育,最終培育了一個(gè)遺傳表現(xiàn)穩(wěn)定的PERV-C完全缺失豬種,被起名為“異種一號(hào)”(xeno-1)。而后,這批豬還按照《長(zhǎng)沙宣言》提出的“無(wú)指定病原體豬(DesignatedPathogen Free,DPF)”標(biāo)準(zhǔn)在位于長(zhǎng)沙的世界第二家醫(yī)用級(jí)供體豬培育基地進(jìn)行進(jìn)一步培育,并經(jīng)國(guó)家級(jí)鑒定合格。

  相比較王維,楊璐菡的方法則更加契合當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。2020年9月21日,啟函生物楊璐菡博士等在 Nature 子刊 Nature Biomedical Engineering 雜志上發(fā)表了題為《Extensive germline genome engineering in pigs 》的論文,介紹自己的團(tuán)隊(duì)利用CRISPR基因編輯技術(shù)成功開發(fā)出第一代可用于臨床的異種器官移植雛形——“豬3.0”。據(jù)論文介紹,豬3.0具有13個(gè)獨(dú)立的基因修飾,用以修改豬與人之間免疫和凝血方面的不兼容,并根除了豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒。

  王維介紹說(shuō),自己的團(tuán)隊(duì)目前也在開展了基因編輯技術(shù)對(duì)豬進(jìn)行基因修飾的工作,并已經(jīng)形成適應(yīng)于不同治療領(lǐng)域的xeno-2和xeno-3。此外王維團(tuán)隊(duì)還已經(jīng)完成了移植神經(jīng)元細(xì)胞治療帕金森病猴的實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示了出較好的效果。

  2011年,《柳葉刀》雜志發(fā)表了一篇名為《Clinical xenotransplantation: the next medical revolution?(異種移植:下一場(chǎng)醫(yī)學(xué)革命?)》的綜述文。文章對(duì)異種器官移植的未來(lái)進(jìn)行了展望,作者提到,除了器官外,還可以移植胰島治療糖尿病,移植神經(jīng)元細(xì)胞治療神經(jīng)退行性疾病(如帕金森病),移植肝細(xì)胞治療肝功能衰竭,移植角膜和神經(jīng)視網(wǎng)膜細(xì)胞治療各種形式的失明,甚至還可以移植紅細(xì)胞進(jìn)行輸血。如果儲(chǔ)存方法成功,豬角膜、胰島和細(xì)胞可以成功地從發(fā)達(dá)國(guó)家轉(zhuǎn)運(yùn)到發(fā)展中國(guó)家。

  9年時(shí)間倏忽而過(guò),作者所期望的未來(lái)似乎正在向我們走來(lái)。

  成都商報(bào)-紅星新聞?dòng)浾?嚴(yán)雨程

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