首例活体猪心脏移植人体手术是经过一个世纪的努力

十万多名患者在器官移植名单上等待。经过基因编辑的猪有一天可能会成为潜在的捐献者。
three surgeons in blue scrubs, face masks, gloves, and sanitary gear are in an operating room standing next to a surgical bench covered in blue clothe. the surgeon on the left holds up a heart
马里兰大学医学中心马里兰大学医学院的团队

上周五,1月7日,57岁的马里兰州居民大卫·贝内特(David Bennett)住进了马里兰大学医学中心的手术室,接受了一项前所未有的人体手术。他因危及生命的 aritmia(心律失常)已住院数月,卧床不起。他的心脏衰竭,需要更换。

贝内特的病情使他对治疗没有反应,也不符合移植名单或人工心脏泵的条件。然而,巴尔的摩医学中心的医生科学家们提出了另一个——尽管有风险——的选择:移植一颗经过基因编辑的猪的心脏。

“要么死,要么做这次移植手术,”贝内特在手术前一天 告诉 马里兰大学医学中心的医生。“我想活下去。我知道这是孤注一掷,但这是我最后的选择。”

周一,该团队 报告 说,他们完成了这项长达八小时的手术,使贝内特成为第一个成功接受猪心脏的人。“它正在工作,看起来很正常。我们非常激动,但我们不知道明天会带来什么。这从未发生过,”领导移植团队的马里兰大学医学中心心脏移植项目主任、医生巴特利·格里菲斯(Bartley Griffith)博士告诉《 纽约时报》。

尽管手术至今只有五天,但外科医生表示,贝内特新移植的猪心脏迄今为止功能正常,他的身体也没有排斥该器官。他们仍在密切监测他的情况。

“我认为这非常令人兴奋,”纽约大学朗格尼移植研究所所长、移植外科医生罗伯特·蒙哥马利(Robert Montgomery)博士说,他并未参与贝内特的这次手术。此次手术的结果对蒙哥马利来说也意义非凡,他本人在2018年因一种可能也会影响其家人未来健康的遗传性疾病接受了 心脏移植。“现在还处于早期阶段,但心脏似乎仍在发挥作用。这本身就是一件非凡的事情。”

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美国食品药品监督管理局尚未正式批准猪心脏移植手术,但该机构在12月31日授予了紧急授权。这项实验性手术正值器官移植需求日益增长之际。根据联邦政府 organdonor.gov 的最新数据,美国有超过10万人等待器官移植,而每天约有17人在等待中死亡。绝望的需求远远超过了人类器官捐献的数量。

at a hospital room, a male surgeon with a blue medical mask on the left stands next to his patient, an older man sitting in bed in a gown with a oxygen tube hooked to his nose.
移植医生巴特利·格里菲斯(左)与患者大卫·贝内特(右)在手术后。图片来源:马里兰大学医学院

“完全没有足够的器官,”蒙哥马利说,他也是2021年 成功将基因编辑猪肾脏移植到人体内 的团队成员之一。他指出,在估计的80万患有终末期肾脏病的透析患者中,只有9万人列入了人类器官移植名单。猪器官移植为“填补供需之间的差距”提供了另一种潜在的途径。

动物到人器官移植的研究领域和技术已经走了很长一段路才到达这一刻——从 神话和伪科学 到精密的医疗应用。蒙哥马利说,异种移植,即在两个物种之间嫁接和移植器官和组织,有着悠久的历史,他本人在这个领域已经工作了30多年。

“从移植的黎明开始,人们就在考虑这个问题了,”他说。“一百多年来,人们一直在考虑使用动物器官。”

19世纪,鸡、老鼠、狗、青蛙和其他动物被用于皮肤移植。研究人员继续遇到人类与动物器官和组织之间的不兼容问题。这是因为许多动物物种的细胞膜上有一种叫做 半乳糖-α1,3-半乳糖 的糖,通常简称为 alpha-gal。“这种糖也存在于细菌表面,”蒙哥马利解释道。人类从出生起在肠道中就接触到这些细菌,这会触发免疫系统产生针对 alpha-gal 的抗体,以防止这些细菌进入血液。蒙哥马利说,人们“血液中一直有大量的这些抗体在循环”,这些抗体将攻击动物器官,因为它们将 alpha-gal 识别为目标。

大约在 20世纪60年代,外科医生开始将目光投向更接近人类的近亲:灵长类动物。“灵长类动物在进化尺度上显然比人类更接近,所以在某些灵长类动物中,你不会有 alpha-gal 的即时不兼容问题,”蒙哥马利说。新奥尔良杜兰大学的一名外科医生将黑猩猩的肾脏移植给患者,其中一名患者存活了九个月。最著名的是在1984年,患有发育不全心脏的新生儿 Baby Fae 接受了狒狒的心脏,但她的身体在20天后排斥了它。

到了20世纪90年代,公众对灵长类动物作为器官捐献者的看法已经变差。“它们在地球上的数量要少得多,”蒙哥马利说。“我在20世纪90年代参加过一次异种移植会议,珍·古道尔(Jane Goodall)是主题演讲者……在那之后,我们所有人都清楚,灵长类动物不会是我们所要使用的器官捐献者。”蒙哥马利补充说,由于艾滋病疫情,对人畜共患病(动物向人类宿主传播疾病)的担忧也在上升。

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科学舞台为猪铺好了道路。猪因其数量多、产仔多、易于繁殖、生长迅速以及器官大小通常与人类相似而成为主要的捐献者候选者。

蒙哥马利说,此外,大多数人与这种动物的关系都大不相同,因为它是长期的食物主食。尽管如此,他预计随着该领域的进步, 伦理担忧 会持续上升,例如动物是否应该为了移植而被基因编辑。

但在这之前,研究领域还有两个大障碍需要克服:alpha-gal 问题以及潜在的病毒交叉传播,特别是1997年 发现 的猪内源性逆转录病毒(PERV)。现在,研究人员已经能够从猪的基因组中编辑掉 alpha-gal 靶点。如今,人们已经接受了猪 皮肤移植治疗 烧伤,拥有 猪心脏瓣膜,或接受了猪细胞(如帮助产生胰岛素的细胞)的治疗,并且没有出现任何疾病。

蒙哥马利说:“基因编辑,特别是现在有了CRISPR,已经变得相当容易。”他说,近200人已经接受了猪细胞、猪干细胞、猪组织和皮肤移植,没有发生人畜共患病。

用于器官捐献的基因编辑猪是在极其清洁的设施中饲养、研究和照顾的,并对其潜在的病原体进行监测。“这几乎就像一个手术室,”蒙哥马利说。“它们的待遇非常人道。”

到目前为止,大多数实验性移植手术都是在 猪和其他动物之间 进行的。“将其用于活生生的人,这是关键的一步,”蒙哥马利谈到马里兰大学医学中心的这次移植。“魔盒已经打开。现在,我们真的需要了解这在人类身上会是什么样子,并开始着手优化结果。但时间紧迫,让我们大胆前进吧。”

 

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劳伦·J·杨

副编辑

Lauren J. Young 是《Popular Science》的副主编,负责报道健康不平等、环境正义、生物多样性、太空探索、历史和文化。在 2021 年加入 PopSci 之前,她是科学广播电台 Science Friday 的数字制作人和记者。


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