國內第3例多基因編輯豬腎成功移植人體 供體豬是如何“養成”的？｜科技有狠活
封麵新聞
封麵新聞記者 譚羽清
1月22日上午10點，一輛專車從四川內江山間駛出，車上兩個司機交替駕駛， 在8個小時後就來到了陝西西安，將兩位“特殊乘客——基因編輯器官供體豬送到西京醫院，為一件“特殊事情”做準備。
3月25日，西京醫院泌尿外科團隊將一隻供體豬的腎髒移植到一位腦死亡受者體內，完成國內第3例基因編輯供體豬腎移植人體的手術，此前該基地的基因編輯供體豬腎髒在海南已先後2次移植到腦死亡受者體內。
中科奧格建在山間的基因編輯豬繁育中心
近日，這顆由中科奧格生物科技有限公司提供的基因編輯豬腎髒已在腦死亡受者體內順利工作二周。封麵新聞記者專訪中科奧格創始人、董事長潘登科，了解到，這二周成果的背後是其科研團隊近20年的專研攻關，而基因編輯供體豬器官進入臨床試驗，惠及真正的病人就在不遠的將來。
從體細胞克隆開始
20年“養成”基因編輯供體豬
豬器官和人器官體積、組織結構上的相似，為豬至人的異種器官移植提供了可能，但直接將普通豬器官移植至人體內，會出現超急性免疫排斥反應、疾病跨物種感染等問題。因此，供體豬都需要經過特定的基因改造，以確保它們的器官能被人體接納，並且還需要通過淨化預防其中的疾病傳給人類。
近日，為西京醫院異種器官移植手術提供腎髒的，就是一頭改造了5個基因的供體豬。它被敲除了3個會引起超急性和急性排斥反應的基因，轉入了1個人補體調節蛋白基因及1個人凝血調節蛋白基因。
潘登科團隊培育的基因編輯供體豬
而這隻供體豬的“前輩”，要追溯到2005年。由於對豬基因的編輯或改造通常通過體細胞克隆豬來完成，當時潘登科團隊成功培育出中國首例體細胞克隆豬，終於正式拉開了培育基因編輯器官供體豬的序幕。
2010年，潘登科團隊完成了對供體豬上一個最主要抗原基因的敲除，利用傳統同源重組技術成功培育出中國首例敲除超急性排斥抗原的GTKO豬， 2012年又利用基因編輯技術克隆了大批不同血緣的GTKO豬，為繁育建立種群奠定了基礎。同年，他們也為GTKO豬轉入了第一個人補體調節蛋白基因CD46。
隨後，了解到國外在做豬-猴異種器官移植實驗時出現了血栓問題，他們便又就多種有助於抗凝血的基因進行研究篩選，在2014年為GTKO/hCD46供體豬轉入了1個人凝血調節蛋白基因hTBM。在發現轉入的第一個人補體調節蛋白基因不易表達後，團隊變換思路，在2016年又為供體豬轉入了人類基因hCD55，終於得到了較好的結果。
潘登科團隊培育的基因編輯供體豬
2020年、2022年，潘登科團隊又在內江相繼建成國內首家醫用基因編輯供體豬繁育基地、DPF(Designated Pathogen Free)醫用供體豬培育中心，為基因編輯供體豬的種群繁育和臨床級生物安全的供體豬提供硬件保障。
DPF(Designated Pathogen Free)醫用供體豬培育中心裏用於轉移小豬的無菌通道
這些設施都圍繞“潔淨”這一要求進行了專業設計，以防止生活在其中的供體豬們被外界細菌、病毒汙染，比如，在相當於醫院手術室超潔淨級別的DPF建築入口處設置了淋浴房，需要進入設施的工作人員隻有在隔離數日並沐浴後才能接觸到內部的小豬；在用於母豬分娩的手術間，牆被開了一個圓洞，一條大塑料管道從中伸出，連接著隔壁“育兒房”的無菌培養箱，這樣小豬出生後就能在最短的時間和距離裏進入潔淨的生長環境。
回望這20年間，潘登科團隊通過不懈深入研究，吸取世界各地同行的經驗，采用基因編輯技術，成功不斷推進供體豬基因的“迭代更新”，並實現了供體豬能對所需基因進行良好的表達。當下在中科奧格基因編輯豬繁育中心裏，遺傳穩定的供體豬已有10餘種，數量接近500頭，敲除3個主要抗原和轉入人的免疫調節基因的供體“5基因編輯”或“6基因編輯”豬已在人體臨床研究顯示出有效，避免了超急性排斥和早期急性排斥反應。
豬-猴器官移植試驗
為異種器官移植研究積累經驗
“我們在2022和2023年，先後做了兩批豬-猴的各種器官移植試驗。用的是改造了5個基因或6個基因編輯的豬。這些豬都被敲除了三個會引起超急性和急性排斥反應的抗原基因，同時加入了一個抗凝血基因以及一個或兩個人補體調節蛋白基因。這樣的組合我們已經在猴上做了很多實驗，顯示了很好的克服排斥反應的效果。”
據潘登科介紹，隨著基因編輯供體豬相關研究的推進，他們團隊已經聯合西京醫院、海南醫學院第二附屬醫院、華中科技大學附屬同濟醫院、南京醫科大學附屬蘇州醫院等醫療機構，完成了50多例豬到猴的肝髒、腎髒、心髒等臨床前試驗，最終依托著這些試驗積累下的經驗，將異種器官移植推進到了近年的亞臨床研究階段，讓基因編輯供體豬到人類腦死亡受體的異種器官移植的臨床研究手術得以開展。
經過基因編輯後的豬腎（圖片源自中國科學報微信公眾號）
近期西京醫院開展的豬-人異種腎移植手術已是潘登科團隊基因編輯供體豬參與的第三次此類手術。早前，潘登科團隊已和海南醫學院第二附屬醫院、華中科技大學附屬同濟醫院器官移植研究所合作，分別於2022年底和2023年中完成了二例基因編輯供體豬到腦死亡遺體的腎移植亞臨床研究，觀察期長達12天。
豬-腦死亡人體腎髒移植臨床研究驗證了基因編輯供體豬的良好質量，起到承前啟後的作用，“通過這幾例手術，我們可以進一步深入探索異種器官移植手術中的排斥反應、病原微生物、基因編輯豬培育等情況。”潘登科說道。
“豬器官”移植離我們還遠嗎？
預計兩至三年後惠及患者
相較世界上一些其他國家，我國基因編輯供體豬器官異種移植的研究起步較晚，但潘登科指出，我國當下的相關研究和設施的發展已經能夠跟上國際最先進的步伐，該類手術的臨床進程亦在加速。
“早年做豬-猴異種器官移植試驗時，我們用的是敲除1個抗原基因、轉入1個補體調節因子和1個抗凝血基因的豬。但豬器官用在人身上，則需要敲除三個抗原基因，再加上抗凝血基因、人補體調節蛋白基因。經過多年的發展，我們已經能夠做到了，效果良好。”潘登科說道。
不過，潘登科也坦言，豬到猴的受體免疫方案也是影響異種器官移植臨床前試驗受體存活時長的關鍵因素，在這個方麵，我國和國外最先進的研究尚存在一定差距，主要是我國缺少針對性的免疫抑製劑如抗 CD40 抗體。
在未來潘登科團隊將繼續為提供更優質的基因編輯供體豬而努力，“我們已經做了10餘種基因改造，並逐一完成了表達策略和效果驗證。接下來，我們一方麵會通過配種繁育進行多基因複合，另一方麵會在六基因編輯供體豬基礎上添加幾個保護性基因。”
當下，器官短缺是移植領域麵臨的全球性難題。據世界衛生組織（WHO）的數據，每年全球隻有不到10%的器官移植需求能得到滿足。例如，腎髒移植是目前治愈終末期腎病的唯一手段，我國終末期腎病患者超過百萬，但每年開展的同種異體腎移植手術僅1萬餘例。隨著基因編輯技術和免疫學的深入發展，異種移植研究或有望成為解決器官短缺的新途徑。
那麽，我國基因編輯供體豬器官離真正惠及患者還有多遠？潘登科預測，未來兩至三年，也許更快，為無法等到器官移植的病危患者進行的異種器官移植的手術可能會開展，“開始不會大規模的應用，隻有嚴格符合要求的患者，才能成為首批基因編輯豬器官惠及的患者。”
