“醫學前沿”專欄
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這是本專欄的第三篇文章，將帶您瞭解“基因編輯豬肝”及其背後故事。點選文末“醫學前沿”專欄合集，可以瞭解更多往期內容。
撰文丨燕小六
當地時間1月18日，美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院宣佈，成功完成世界首例基因編輯豬肝用於人的體外肝臟灌注。
被放在器官儲存裝置中的供體豬肝，和一名腦死亡者的腹股溝、頸部等動靜脈相連。其自身肝臟沒有切除，血液經體外豬肝淨化後，回輸到體內。
研究團隊表示，72小時的研究期內，基因編輯豬肝成功過濾血液，這名腦死亡者生命體徵穩定。這說明，基因編輯豬肝可以在一段時間內替代人肝、發揮功能。這或有助於阻斷病情進展，讓自體肝臟得以修復。另外，或能延長存活時間，為成功過渡到肝移植創造條件。
“這屬於基因編輯豬肝人體移植前的嘗試。”復旦大學上海醫學院副院長、上海市器官移植重點實驗室主任朱同玉告訴“醫學界”，肝臟移植非常複雜。豬肝用於人體移植，還有一系列問題要解決。
圖源：MIT Technology Review
達成目標
此例豬肝人體試驗的主刀醫生亞伯拉罕·沙克（Abraham Shaked）已經完成2500餘例肝移植手術。他介紹，肝臟是人體最大的器官，主要肩負兩項職責：第一，調節關鍵酶和物質，如葡萄糖、膽固醇等；第二，淨化血液、濾出毒素。
根據美國肝臟基金會資訊，美國每年發生33萬餘例肝衰竭，約有1.7萬人在等待肝臟供體。《2019年中國器官捐獻與移植等待現狀分析》顯示，2019年共有8.1萬餘人活躍在等待名單中，包括肝移植等待者14399例。同年，在這8萬餘名等待者中，僅有19454例（23.90%）接受器官移植。器官短缺依舊是制約器官移植事業發展的主要原因之一。
醫療界一直在尋求解決方案，希望或是增加肝源供給，或是促進肝細胞再生，或是暫時替代體內衰竭的肝臟，以延長患者生命。最後一種方法就是體外肝臟灌注技術。目前已經發展出一套較為成熟的體外機械裝置、理化和生物裝置，能淨化血液、加工營養素、改善內環境等。
沙克介紹，此例試驗的主要目的，是觀察豬肝能否替代人肝、有效淨化血液。在72小時的研究期內，這一目標達成。基因編輯豬肝的血流量穩定，被移植者的生理體徵良好。
進一步分析顯示，基因編輯豬肝能產生膽汁、沒有炎症跡象。被移植者未出現排異反應，且膽紅素等肝功能指標有所改善，這或說明豬肝正在促進患者自體幹細胞生成。
沙克認為，基於體外肝臟灌注技術和理念，基因編輯豬肝或將是首個獲批用於臨床的異種器官。
摘下“聖盃”
“異種肝移植是器官移植中的‘聖盃’。1960年代至今，醫學界一直在嘗試。”《時代》等媒體指出。
1958年，Otto等首先在動物實驗中，證實用異種肝臟灌注治療能降低血氨，開創體外灌注技術治療肝衰竭的先河。此後，多個動物實驗相續開展。
有研究統計，20世紀六七十年代共有159例患者入組研究。用於體外灌注的肝臟包括同種的人，以及異種的牛、狗、狒狒和豬等。期間，相關技術的臨床應用使得將近一半肝昏迷患者得以緩解，但總體生存率不足20%，遠未達到學者們希望的“治癒”目標。1992年，Starzl將狒狒肝臟移植給1名急性暴發性肝衰竭者，患者存活70天，最後死於複合性感染。
一方面，異種肝移植或輔助移植的手術難度大。《臨床肝膽病雜誌》2022年刊發陶開山等觀點文章，作者結合自己的手術經驗發現，異種血管口徑相差較大，吻合口易形成血栓。
另一方面，“肝臟移植跟心、腎移植有很多不同。腎臟的主要功能是過濾、泌尿，心臟類似一個機械泵。但肝臟具有很多生理功能，包括要產生大量的蛋白等。人體所需的蛋白酶大都是肝臟產生的。可以說，肝臟乾的活很多，成功移植的難度就更大。”朱同玉告訴“醫學界”。
《器官移植》2022年7月刊文指出，豬肝產生的100多種蛋白質可能不會在人體內充分發揮作用。此外，人肝細胞和豬肝細胞在凝血蛋白表達、功能調節方面，存在物種特異性差異。這種差異可能導致凝血異常，從而影響移植肝臟的血液供應等。
“要對供體豬進行更多的基因改造，使其能產生人類需要的功能蛋白。”《器官移植》一文如是說。
本次美國賓夕法尼亞大學研究考慮到這一點。其所用供體豬來自生物技術公司eGenesis。該司使用CRISPR技術，對豬進行共69次基因編輯：首先，敲除3種豬特有的聚糖抗原相關基因。其次，插入7個與炎症、凝血、細胞凋亡等免疫調節相關的人源基因。這兩步都有助於減少排異反應。再次，剩餘59處編輯旨在讓豬逆轉錄病毒基因的所有複製失活，減少潛在感染風險。
2023年10月，《自然》發文稱，經過前述基因編輯的豬腎移植給食蟹猴後，有5只存活超過1年，其中1只存活超過2年。監測、分析猴子體內的豬腎會發現，供體腎起到了與原生腎幾乎相同的功能。
“多基因修飾的趨勢是明確的。”新近釋出的《走向臨床的異種器官移植》一文指出，目前還不清楚多基因改造對人類是否全部有意義。2021年以來，全球完成2例活體異種器官移植、6例腦死亡異種器官移植，並啟動了異種腎移植的Ⅰ期臨床試驗。相關研究中，只有2項採用了單基因修飾豬，其餘皆為10基因修飾豬。
豬肝移植的未來
沙克表示，前述單一患者研究只是逐夢異種肝移植的開始。到今年年底前，他們將繼續推進，初步計劃是招募3位腦死亡患者，在移除其自體肝臟的情況下，進行基因編輯豬肝的體外灌注。
eGenesis公司本月將會晤美國FDA，計劃透過“同情使用申請”，對1位肝衰竭患者使用相關技術。該司還準備在今年年內，啟動相關技術的臨床試驗申請。
沙克坦言，還有一些問題沒有解決。“通常，人源肝臟只能在體外儲存約9個小時。前述研究使用了一種特殊的器官儲存裝置，能延長供體肝臟儲存時間至24小時。我們不清楚豬肝能儲存多長時間。”
美國得克薩斯大學西南醫學中心外科教授、移植科主任帕西亞·瓦格菲（Parsia Vagefi）沒有參與前述研究。他指出，基因編輯結合灌注裝置是否有助於支援活體患者，有待觀察。而紐約大學朗格健康中心移植研究所外科主任亞當·格里莫絲（Adam Griesemer）認為，體外灌注或是豬肝的“唯一應用前景”。
前述《走向臨床的異種器官移植》指出，在已經完成的異種移植研究中，異種器官的功能性存活仍不能滿足臨床需求，跨物種感染仍是潛在威脅，但“經過近40年的基礎和轉化科學研究，異種移植已接近正式的臨床試驗。”
參考文獻：
1.Penn Medicine Achieves First Successful External Liver Perfusion Using a Porcine Liver, Pointing to a Potential Bridge-to-Transplant Approach. Penn Medcine News
2.How Pigs Could Help People Who Need Liver Transplants. Time
3.A brain-dead man was attached to a gene-edited pig liver for three days. MIT
4.異種肝移植手術的特點與難點. Journal of Clinical Hepatology/Linchuang Gandanbing Zazhi. 2022, Vol 38, Issue 10, p2206. 10.3969/j.issn.1001-5256.2022.10.002
5.2019年中國器官捐獻與移植等待現狀分析. 中華器官移植雜誌. 2021,42(6):324-325. DOI:10.3760/cma.j.cn421203-20210108-00014
6.走向臨床的異種器官移植. 器官移植. DOI:10.3969/j.issn.1674-7445.2023234
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來源：醫學界
責編：田棟樑
編輯：趙 靜
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