雅美之途
教育，人文，社會
我們對轟動一時的人類首位異源移植仍然讓記憶猶新, 當時美國馬裏蘭大學的胸外科醫生成功將豬心移植到人體，現在描述這個劃時代手術的病例報告今天在《新英格蘭醫學雜誌》上發表。
這位心髒病人當時不夠任何人體器官移植手術的指征，心衰到左室射血分數隻有10% (正常大於50%），但是他仍然擁有很強的求生欲望。不幸的是他在接受豬心60天後去世，其實在移植49天後，醫生就明白己經救不活他了，剩餘的時間隻是維持他的生命。
這篇病例報告為我們提供了很多珍貴的科學資料，但是仍然沒有完全揭示病人的死因。有一點是肯定的，那就是機體的免疫係統排斥了豬心髒，移植的心髒因為炎性反應產生的水腫增加了近一倍的重量。
馬裏蘭大學的外科綜合團隊還是擁有進展的，從這個結果看他們突破了在移植後48小時發生的超級免疫排斥反應。這是通過幾個措施實現的，首先他們去掉了豬的編碼糖成份alpha-gal的酶基因GGTA1, 這是哺乳動物最常見的排斥抗原。他們也踢除了幾個豬對人體組織會產生免疫反應的基因，以及控製豬心生長的生長激素受體的基因。
因為豬的相應蛋白的功能較弱，他們也導入了華大阿肯森教授參與發現的補體調節蛋白CD46和CD55 (DAF), 前者的蛋白與基因是阿肯森組發現的，後者的基因則是他幫助克隆的。Eric Brown研究組在華大發現的抗炎蛋白CD47也被導入豬心中，在這裏的功能應該不是該蛋白擁有的“不要吃掉我“的信號。從這些用途可以看見聖路易斯華大醫學院的實力，六個導入的人體蛋白，三個起源於這裏。他們也導入了抗血栓形成的兩種蛋白。
這些基因操作技術確實達到了效果，病人在移植後34天的組織活檢幾乎沒有發現異樣的心髒組織結構，沒有發現顯著的補體活化以及出現血栓，所以他們認為沒有出現超急性排斥反應。
但是在50天後的病理活檢，他們發現心肌細胞壞死，間質水腫和紅細胞遷出，仍然沒有看見血管內的血栓形成。雖然在早期活檢沒有發現補體C3d和C4d在組織裏的沉澱，但是病人在56天出現補體C4d沉澱，說明經典途經隻在晚期才被抗體活化。
我們對具體機製還是不清楚，但是抑製補體活化、血栓和炎症反應這些超急性排斥反應的指征使病人活過了49天。他在移植後的48天還能自主坐在椅子上，與醫護人員揮手，並且臥床109後首次下床。在49天時他的病情卻直轉而下，出現組織灌注不足後嚴重的酸中毒，血壓下降，這些都是心髒泵力不足的表現。以後十幾天都是靠生命支撐活著，醫生決定放棄治療，他在移植後第60天去世。
我們應該向敢為天下先的馬裏蘭大學胸外科教授致敬，主刀醫生是這篇論文的第一作者Bartley Griffith。我們更是敬佩這位57歲的勇敢的心衰病人，他也對人類做出了貢獻。
我在剛實施手術時這樣預測：“我認為病人應該活不了太久，因為這麽大的器官抗原極其豐富，並且血供如此頻繁，急性和慢性免疫排斥還會跟進的，人類對免疫耐受的知識仍然十分有限”，現在的結果正好應驗。
如何分析病人的死因？總的來說仍然是我們對移植免疫的機理知之甚少。沒有明確的機理，那些基因操作師們就無從特異性地踢除基因，我們知道涉及免疫反應的因素非常複雜。
醫生科學家們雖然對抗早期超急性排斥反應找到一些對策，但是他們對免疫識別後的相對慢性的反應仍然是束手無策。因為他們對涉及MHC和淋巴細胞介導的免疫反應的基因幾乎沒有做編輯，這是免疫係統最終排斥移植物的關鍵。
第二個可能的死因應該是過度免疫抑製所導致的感染，病人在移植後就因為使用抗體或其他藥物處於免疫抑製狀態。他的外周血中測不出T和B淋巴細胞，所以醫生還必須給他預防真菌感染的藥物。
如果說他的肺部感染可能是因為他的左心衰造成的，但是他在體循環正常的情況下，在移植後的第12天就出現了消化道或腹腔的大腸杆菌和真菌的感染。這顯然是免疫抑製所導致的結果，因為他在移植前就使用抗CD20的抗體清除了B細胞。
最後就是從豬身上的病毒帶到了病人中，醫生科學家在病人組織裏測出了豬巨細胞病毒（pCMV), 以及至少三種其他豬病毒-PERV-A, PERV-B, PCV3。這是當年將阿肯森教授的千萬美元的CD46轉基因豬計劃關閉的重要原因，因為當時發現豬組織裏含有逆轉錄病毒。
讓我講些昨天與阿肯森聊這個病例的好玩的事。霍普金斯當年是淘汰製的，表現欠佳或在後麵的住院醫生會被要求離開，華大內科的老係主任就是從霍普金斯被趕到馬裏蘭大學的。
阿肯森說當年申請住院時，他首先將霍普金斯排除在外，這在當年霍普金斯那麽強勢時特別不容易。因為他們聽說，你去霍普金斯做住院醫必須住離醫院很近的地方，不僅住院醫生來回醫院和宿舍需要警衛護送，甚至太太們去周圍的雜貨店都需要警衛送。
同濟校友和霍普金斯老爸也證實到：“上上周晚餐時間女兒與實驗室的人一起去醫學院附近街道上的餐館吃pizza ，之後走路去公交車站到回住處的全程手機與她媽連線，生怕意外發生。哀！這是美麗間嗎？”
阿肯森在麻省總醫院做住院醫時，他們在哈佛的規矩是把那些令人討厭的或obnoxious 的哈佛醫學生送到霍普金斯去。其中有一位高年級的哈佛醫學生就去了霍普金斯，這家夥在臨床病案討論會（CPC）上侃侃而談，貌視自己十分聰明，因為大家都知道CPC的病案對聽眾是保密的。但是這個病例正好是阿肯森的病人，他知道這個哈佛學生是事先看過病例的，他就這樣耍了滑頭或做假。MGH的CPC病例傳統上是會在New England雜誌發表的。
當年MGH內科共招了16人住院醫，8個來自全美各地，8位是哈佛自己的畢業生。阿肯森回憶要他的原因是因為他的堪薩斯大學醫學院高班的校友在MGH的表現優異。洛克菲勒免疫學家Ralph Steinman在MGH是阿肯森的總住院，他因發現樹突狀細胞在去世後二天獲得諾貝爾獎；NIH前院長Bernadine Healy則比阿肯森低1-2屆。
可以看我以前文章進一步了解。
從豬心移植到人的突破想到美國身邊的故事 （2022-01-18 15:24:35)-雅美之途
美國人采取冒險行動將應用CRISPR敲除誘導免疫排斥反應的基因的豬心髒，移植到人身上獲得成功，這是人類異種移植的裏程碑突變，在美國老牌醫學院馬裏蘭大學醫學院獲得成功。
美國醫學總能給人驚喜，無論是在超級名牌哈佛、霍普金斯或聖路易斯華盛頓大學，還是研究型州立大學的馬大或科羅拉多，因為美國研究型大學都有很多世界級的實驗室和研究項目。這也是我經常對學生說的，隻要你在美國旗艦類州立大學讀好書，照樣會前途無量。
這裏順便再談我的一個理論：本科院校代表智力，研究生學曆代表努力的程度，兩者對於人才的成長都重要。如果家境貧寒，本科學曆可以稍微差些，有時甚至可以完全包容與原諒。在中國還有一個例外，那就是高考發揮失常的學生，我就是其中一個例子。我是讀北大本科的潛能但是高考沒考好才讀了同濟，我當時的省特級數學老師龔延華預測我考上武大數學係應該沒有問題，這在打進USAMO的兒子身上得到了證實，雖然我現在隻會加減乘除。
具體情況可見我的五年前的博文：“這國內的高考有多麽坑人就別提了，我當年的情況與侄子完全相反。當年在高考前一個多月，全武漢市有個相當規模和難度的預考，湖北的考試以競爭激烈著名。我在那預考裏為我們這所省重點中學的第一名，比第二名多出四十多分。媽媽這次說當年我是山北區的所有考生裏的第一名，這我還是第一次聽說，山北區是指武昌的蛇山以北，查了地圖發現可以是從武昌沙湖直到青山區。我以為高考發揮正常應該可以考上北大等相當著名的大學，結果發揮完全失常隻能去讀醫學院。我們現在已經有些不盡人意的高中母校武漢市第十四中學為前武大附中，我在校時十四中相當不錯，我的數學、語文、英文和曆史老師全是武大文革前的畢業生。當年華師一附中遠沒有現在這麽吃香，我們學校幾位像我這樣中考分數過華師一附中的分數線的都不去讀，因為覺得自己學校就不錯”。
移植技術應該不是問題，我同班同學董念國主任是世界上做心移植最多的外科醫生。大年三十都在做手術，我們再辛苦都沒有老同學辛苦。
這裏是外科醫生冒險出名，但是真正應該祝賀的是美國的基礎科學家以及以此為生的美國很多小的生物技術公司，他們到處都是，淘汰率很高，但是一旦獲得突破回報也驚人。他們使用基因編輯踢除了至少十個以上的基因，幾個是可能誘發免疫排斥反應的基因，另外還有涉及豬心在人體中生長的基因，害怕它長得太大。這裏的重大貢獻者是哈佛的George Church, 他的實驗室和公司發明的技術可以同時踢除多個基因。
可以去聽主刀醫生Bartley Griffith的采訪，很decent，病人己經脫離ECMO，似乎度過了最難熬的所謂超速免疫排斥期。57歲的病人如果不做移植，沒有從醫院活出來的可能。他明確表示接受移植手術最主要的原因是自己想活，如果不行也願意讓醫生們學習與進步後貢獻給後麵的病人，主刀醫生談到此刻時格外令人感動。我在談及美國對新冠的貢獻時還忘了說ECMO也誕生在美國，發明人Robert Bartlett是密西根大學醫學院畢業的，美國對人類的貢獻太廣泛了。
豬心移植還要等幾個月才能判斷是否成功，現在病人己經可以下床走路了。我認為病人應該活不了太久，因為這麽大的器官抗原極其豐富，並且血供如此頻繁，急性和慢性免疫排斥還會跟進的，人類對免疫耐受的知識仍然十分有限。但是在馬大做研究的華裔外科醫生向朋友透露：“主要是心外科醫生們的功勞。關於排斥反應不知道撒，反正我們實驗室的豬心原位移植到狒狒最長活了264 天—目前是世界紀錄保持者[Smile]”
又要說到阿肯森，他在80年代發現了能夠抑製補體活化的基因與蛋白CD46, 也參與克隆了補體膜蛋白DAF和CR1的部分基因，補體活化是移植後的急性排斥反應的原因之一。英國要去克隆的基因，做出了CD46轉基因豬。隔壁美國院士和Bcl-2發現者Stan Korsmeyer家裏是伊利諾的養豬專業戶，Stan曾經找到阿肯森讓他為自己父親留點好的轉基因豬種。阿肯森、Stan Korsmeyer 和Tim Ley仨華大院士的照片總在阿肯森辦公室最顯著的位置，他們都是美國農民的後代。
英國方麵邀請阿肯森和丹尼斯去倫敦時是皇家待遇，因為害怕動物權力組織刺殺他們。阿肯森有點受歧視的愛爾蘭人老肯尼迪擔任美國駐英大使的感覺，因為他給過現在英國當教授的前蘇格蘭博後自己家族在英國移民前的住址。那博士後研究一番後告訴他：“很遺憾，你家先輩在一個很差的區”，阿肯森還不服氣，問好人都住在哪裏？博士後說：“不遠，但是你家所在地壞人比較多”
雖然英國為轉基因豬總共投資了幾千萬英鎊，但是仍然因為懷疑動物存在逆轉錄病毒以及其他療效原因而告吹，FDA更多考慮的是器官存活的療效。我今天專門問了阿肯森，他們當年也隻能在大動物異種移植中維持4個月左右，當時是做的豬腎移植。轉基因豬還在瑞士和斯坦福供實驗用，因為豬器官與人的大小相似，可以用於移植操作和實驗研究。
阿肯森有幾次發大財的機會，不是時機不成熟，就是主動放棄。離開華大是十分難做的決定，對我們都是如此，今天哈佛教授受邀來做報告都相當激動。
隨便查查，當時阿肯森的名字也是《紐約時報》滿天飛的，聖路易斯報紙也是大量跟蹤報道，人類太需要替代器官用於器官移植了。隨便引用一點《紐約時報》在九十年代曾經采訪阿肯森的報道，不懂英文的讀者隻好查字典了。
“Dr. John Atkinson, of the Washington University School of Medicine in St. Louis, one of the discoverers of the body's "complement" proteins, which protect it against its own immune system, said that the new report was "important, and they deserve to be congratulated.". “They have the proof of the concept" that controlling the complement system may permit species-to-species transplants, he said.”。
當時導致英國人關閉自己幾千萬英鎊轉基因豬的原因，就是因為在豬器官中探測到了逆轉錄病毒片段。現在可以通過CRISPR 把逆轉錄片段拿掉了，這個要細看文章才能明白。但是豬裏的補體調節蛋白仍然不能抵抗人的補體活化，所以還是存在人體補體攻擊移植器官的問題。
讓我轉換成英文談點美國人吹牛的技巧：
Duke's former Pediatrics Chairman the late Michael Frank was John Atkinson's mentor. Michael said to John when we were in a meeting in New York: "Hey, John, we were on the top of the world before, you remembered that".
They found C4 deficient guinea pigs that still have complement activity, paving the way for discovering the alternative pathway of complement activation.
