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  • 首次!猪肾脏成功用于人体移植,这些企业已“抢跑”

    据外媒报道,近日纽约大学朗格尼医学中心的科学家们完成了一例意义重大的异种移植手术。他们成功将基因编辑后的猪肾脏移植到一位脑死亡志愿者体内,移植后的肾脏工作了54小时,志愿者的尿液和肌酐水平正常,并且移植后的两天内未见排斥反应。这一重大进步将有助于缓解用于移植的人体器官严重短缺这一世界难题,同时也为异种器官移植的广泛应用奠定了基础。

    器官移植现场,图片源自纽约大学朗格尼医学中心

    异种器官移植,难在哪里?

    众所周知,人类来源的器官供应处于严重的“供不应求”状态,因传统观念影响,我国器官捐献率在主要大国中更是出了名的低,使得移植器官短缺的问题雪上加霜,并进一步导致了器官黑市买卖等各种社会问题。就目前的医疗现状,器官移植依然是很多恶性疾病的最终解决方案。

    异种器官移植,通俗来说就是科学家们在动物身体上培育出可供使用的器官,并将其移植到其他动物或人类体内。

    1905年,法国临床人员进行了世界首例异种器官移植手术,将兔肾植入肾功能衰竭儿童体内,尽管当时手术非常成功,但是在16天后患者却由于排异反应死于肺部感染。在这之后,世界各地的研究者逐步加入到异种移植器官研究之中。

    囿于伦理及可及性等因素,猪的器官一直是异种器官移植的主要研究对象,在结构、大小和生理功能上与人体器官相近。然而,猪器官移植最大难题是超级性排斥反应,因为猪细胞内存在一种α-1,3-半乳糖抗原,若被人体免疫系统识别,可在几分钟到几小时内造成移植器官的衰败。另外,美国加州斯克里普斯研究所丹尼尔·沙罗门等人曾于2000年在顶级期刊《自然》杂志公布了一项发现,指出猪体内普遍存在的“猪内生逆转录酶病毒”能感染人体细胞

    理论上,只要人体不排斥这些外来器官,并且这些器官对人体不够成威胁,那么动物将能够源源不断地为患病人群提供移植器官,解决当前供体器官短缺的现状。问题在于,如何确保这些外来器官是“安全的”,可被免疫系统“接纳”的呢?基因编辑技术成为一个重要的突破口。

    基因编辑令“空中楼阁”落地

    基因编辑技术是一种新兴的能够较为有效地对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术,一经诞生就被人们视为21世纪最为重要的生物发现之一。2020年,发现基因编辑技术的两位女性科学家Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier被授予诺贝尔化学奖,足见这一技术的影响力之大。

    2015年,顶级期刊《科学》报道了基因编辑领域先驱、美国哈佛大学科学家George Church通过使用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功抑制了猪体内猪内源性逆转录病毒(PERV)的基因的事件。在CRISPR/Cas9技术对具体基因的广泛精确打击下,在猪基因库内复制有大量备份的病毒基因终于被全面清剿干净,几乎不再具有传染能力。这令猪来源异种器官移植的研究进程大大推进。

    图片源自诺奖官网

    2018年,《自然》发布的一篇报告指出,经过基因编辑的猪心脏移植到狒狒体内后正常存活195天。这项试验始于2015年,历时3年时间,德国科学家选取了14只幼年猪,将它们的心脏取出进行人源化的基因修饰,最终在器官移植前血压降至与猪一致的5只狒狒手术成功,并且移植心脏生长速度比原有心脏还快,这意味着人类或许也可以接受这样的移植手术。

    2020年12月,异种器官移植迎来了新的篇章,美国食品与药物监督管理局批准了首个可以同时用于人类食物消费和作为潜在疗法来源的转基因猪上市。这是由United Therapeutics公司旗下Revivicor公司的一种经过基因改造的家猪——GalSafe猪,其细胞表面表达的α-半乳糖已被消除。当然,FDA也表示,任何机构或研究所在将“GalSafe”猪用于新药、移植或人体植入之前,都必须寻求FDA的进一步批准。

    GalSafe猪,图片源自Revivicor公司

    此次纽约大学朗格尼医学中心的科学家们用于器官移植的猪,便是来自Revivicor公司。纽约大学朗格尼移植研究所所长Robert Montgomery博士主持了这项移植手术,研究人员将猪肾脏与一名已经脑死亡、以呼吸机维持的志愿者通过大腿血管相连,最终手术效果超出预期。Montgomery博士说,“可以看到,移植后的器官功能是绝对正常的,并没有像我们所担忧的那样立刻出现排斥反应”。

    国内外企业竞相逐鹿蓝海市场

    根据《中国器官移植发展报告(2015-2018)》,2015年至2018年4年里,中国公民逝世后器官捐献累计完成18294例。前卫生部部长、中国器官移植发展基金会理事长黄洁夫更指出,目前每年因终末期器官衰竭而苦苦等待器官移植的患者约有30万人,每年器官移植数量却仅有约2万例

    从器官移植费用来看,每位患者的手术费用约为30万元至40万元,这是一个巨大的、未被满足的市场,异种器官移植拥有广阔的舞台,目前一些本土企业已经率先入局了这一蓝海领域。

    成都中科奥格生物科技有限公司正通过基因编辑与克隆技术培育了十余种基因修饰的人源化猪,用于异种移植研发,解决临床移植器官短缺问题。今年9月,该公司已完成4500 万元 A 轮融资,目前正在筹建超洁净级猪设施(DPF)医用级异种移植医用供体基地,为临床试验做准备。

    2020年9月,由基因编辑领域先驱George Church教授和杨璐菡博士共同创立的杭州启函生物科技有限公司宣布,成功地做出了第一代可用于临床的异种器官移植雏形——“猪3.0”,不仅有更好的免疫兼容性,并且完全消除了猪内源性逆转录病毒(PERV)。

    国外市场方面,除Revivicor公司以外,致力于使用猪器官进行人体异种移植的Miromatrix Medical公司今年6月在纳斯达克上市,成为首个上市的异种器官移植公司。预计2022 年底,该公司将开始对其生物工程肝脏进行有外部肝脏辅助系统支持下的人体临床试验。

    2021年3月,启函生物姊妹公司eGenesis宣布完成1.25亿美元的C轮融资。该公司正在创造三种猪的模型,并且也在对基因工程器官进行有效性和安全性测试,预计2022年将开始进行临床试验。

    经过数十年研究,具有极大医疗潜力的异种器官移植正一步步从理想变为现实,相信在不远的将来,会有更多等待器官移植的患者从中获益。当然,如何在遵循科学与伦理的条件下,为患者带来更加安全有效的异种移植器官,仍然需要科学家们不断探索。

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