2022年3月10日，全球首位接受轉(zhuǎn)基因豬心臟移植患者離世，距手術(shù)約2個月。然而這位世界上第一個擁有豬心的人，究竟是怎么死的，完全成謎。柳葉刀頂尖科學(xué)家花了整整一年時間，原因終于找到了！

(資料圖片僅供參考)

真的很遺憾！

首先致敬這位病人，為人類醫(yī)學(xué)事業(yè)做出了貢獻。

這次患者存活了2個月，已經(jīng)有了很大的進步。

1984年，一個瀕臨死亡的嬰兒曾移植了一顆狒狒的心臟，活了21天。

后來幾十年，研究者在狒狒身上進行了大量的豬心移植手術(shù)，存活時間最長的超過900天[1]。

不得不說，人與狒狒的差異還是十分巨大的。

人與人之間的心臟移植已經(jīng)取得了不錯的預(yù)期生存率：

中國一年的生存率在97%左右，三年生存率大于90%，五年生存率大于85%。不僅高于國際平均水平，也高于美國。當然，這不是技術(shù)差距，因為中國每年心臟移植手術(shù)大約500例左右，而美國每年是2000~3000例。中國擁有更多患者死于心臟衰竭，而沒有器官移植的機會。

心臟移植存活率也存在兩性差異（以下是10年前國際平均數(shù)據(jù)）：

1年:88.0%(男性)，86.2%(女性)

3歲:79.3%(男性)，77.2%(女性)

5歲:73.2%(男性)，69.0%(女性)

可以看出，人類異種移植還需要較長的路要走。

全球首例接受豬心臟的患者之所以選擇豬心移植，是由于他心力衰竭和心律不齊，不符合人類心臟移植或心臟泵的條件，所以不得不選擇豬心。

為什么要用豬的心臟，而不用其它靈長類的呢？

其實，醫(yī)學(xué)研究者，最開始考慮的的確是黑猩猩，它們不僅和人類有著最近的親緣關(guān)系，器官大小相近，而且血型也匹配。但由于黑猩猩是瀕危動物，所以才選擇其它物種替代。

后來研究者拿狒狒嘗試過，但心臟過小，O型血罕見，生育期長，這些都不合適。

除此之外，其它靈長類也和人類有著很多共患疾病，會增加疾病傳播風險。

而豬相對來說，和人類有著較近的系統(tǒng)發(fā)育，但又遠到足夠降低大多數(shù)共患基因疾病風險（大約8000萬年的親緣差距）。

除此之外，豬心臟大小適中，妊娠期相對較短，產(chǎn)仔數(shù)較大，易于繁殖，容易獲得，價格低廉，適用基因編輯工具CRISPR……總的來說，二師兄幾乎是完美的異種器官來源。

而在非人體試驗中，科學(xué)家已經(jīng)通過把豬移植在狒狒身上，進行了很多的嘗試。例如本次給患者進行手術(shù)的醫(yī)生，在此之前，已經(jīng)給50只狒狒做過豬心移植手術(shù)[2]，可達到兩年的生存周期。

患者死亡的具體原因正在等待解剖結(jié)果，但它可能是極其復(fù)雜的綜合原因，總體上來說，可能有以下幾點：

1、異種感染：

“人畜共患病”病原體（包括內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒）是異種感染的最大威脅，這些微生物和內(nèi)源性病毒可能導(dǎo)致致命感染，同時異種感染也會導(dǎo)致器官排斥。

但作為如此重要的器官移植手術(shù)，異體病原體應(yīng)該會得到最大程度的解決。例如，本次移植的豬心臟便淘汰了數(shù)十個內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒。

2、器官排斥：

異種移植的排斥反應(yīng)，往往比人與人之間嚴重很多，甚至可能導(dǎo)致立即死亡。

主要反映為：

超急性排斥反應(yīng)、急性血管排斥反應(yīng)、細胞排斥反應(yīng)，以及慢性排斥反應(yīng)。

快速、暴力的超急性排斥反應(yīng)源于異種反應(yīng)性天然抗體(XNAs)[3]，以疫球蛋白M為主，反應(yīng)過程會導(dǎo)致移植器官內(nèi)皮損傷、炎癥、血栓形成和壞死，其通過體液免疫迅速傳遍全身。

所以，這又稱為全身炎癥反應(yīng)綜合征，，宿主可在術(shù)后幾分鐘到一個小時內(nèi)死亡。

XNAs發(fā)生超急性排斥反應(yīng)時，靶向的是一種半乳糖（galactose-alpha-1,3-galactose，縮寫αGal）

這種半乳糖的酶在絕大多數(shù)非靈長類都存在，當然也在豬身體內(nèi)存在。所以人體會把豬身上的αGal視為抗原。人失去了相關(guān)蛋白表達的GGTA1基因，所以會把豬身上的相關(guān)蛋白視為具有嚴重威脅的入侵抗原體。

本次異種移植，醫(yī)生提前修飾了豬心臟細胞中表達半乳糖蛋白的GGTA1基因（同時修飾的還有CMAH和β4GalNT2基因）?；颊咝g(shù)后三天反應(yīng)良好，且存活了兩個月，可見修飾相關(guān)基因后，取得不錯的效果。

但也不能絕對保證沒有發(fā)生超急性排斥反應(yīng)，因為該反應(yīng)也有很高比例在3個月內(nèi)發(fā)生，甚至在幾個月1年后發(fā)生。

急性血管排斥反應(yīng)大致在術(shù)后2~3天發(fā)生，原因比超急性排斥反應(yīng)復(fù)雜很多（有的也與XNAs有關(guān)）。該反應(yīng)需要從頭合成蛋白質(zhì)，通過豬心臟內(nèi)皮細胞和患者的抗體、巨噬細胞和血小板之間發(fā)生相互作用。

這種反應(yīng)表現(xiàn)主要表現(xiàn)為炎癥反應(yīng)，如巨噬細胞浸潤和自然殺傷細胞浸潤，從而進一步導(dǎo)致血管內(nèi)血栓形成，以及血管壁的纖維素性樣壞死 。

細胞排斥反應(yīng)同樣是由XNAs引發(fā)的，基于細胞免疫，強度受限于不同種動物之間肽的差異。

慢性排斥反應(yīng)原因更為復(fù)雜，機制也不是十分清楚，主要表現(xiàn)為低水平的特異性免疫持續(xù)破壞，引起血管炎癥，導(dǎo)致硬化、變窄，最終導(dǎo)致供體器官的衰竭。

不過慢性排斥反應(yīng)發(fā)生的時間，主要在幾個月之后。

本次豬心臟移植所修飾和敲除的10多個基因，還包括參與逃避自然殺傷細胞和抗炎基因的，以及與補體、凝血級聯(lián)相關(guān)的基因。

其實醫(yī)學(xué)研究者已經(jīng)盡量針對性解決人類已知可能器官排斥的原因。

但患者依舊死亡，的確令人遺憾。

這例手術(shù)其實頗為嚴謹，為了讓豬心臟適應(yīng)人類身體，除了修改包括GGTA1基因在內(nèi)的10基因，敲除或滅活生長基因在內(nèi)的4個基因。為了讓人體免疫系統(tǒng)能耐受外來組織，還插入了6個人類的基因。

作為首例豬心臟移植患者，在移植后三天情況良好，當初醫(yī)學(xué)界一度振奮。

這個手術(shù)的成功，被認為解決人類器官危機更近了一步。

時隔一年，柳葉刀的科學(xué)家，有了更加確定的結(jié)果[3] ：

對于這些原因，科學(xué)家更加傾向認為最后一個原因為主，那就是所移植的豬心中存在病毒。

但個人認為，其它的原因也是不容忽視的。即便豬心沒有存在病毒，要解決抗體介導(dǎo)的排斥反應(yīng)、以及異體免疫反應(yīng)，都還有很長的一段路需要走。

豬心首次移植在人類身上，的確是跨時代的意義，它打開了全新的格局。

希望研究者能盡可能解決死亡問題，這樣異種移植有可能打開一個嶄新的世界。

總的來說，找出死亡原因是無比重要的。

其實，作為豬器官移植的第一人，本身就帶著“小白鼠”的性質(zhì)，雖然很遺憾，但他也算是為了人類的醫(yī)學(xué)事業(yè)做出貢獻了。

致敬。

參考

^Gianello P . Xenotransplantation: past, present and future[M]. 2013.

^ "In 1st, US surgeons transplant pig heart into human patient". Associated Press. 2022-01-10. Retrieved 2022-01-10.

^MD Dooldeniya, Warrens A N . Xenotransplantation: where are we today?[J]. Journal of the Royal Society of Medicine, 2003, 96(3):111-7.

^Mohiuddin M M, Singh A K, Scobie L, et al. Graft dysfunction in compassionate use of genetically engineered pig-to-human cardiac xenotransplantation: a case report[J]. The Lancet, 2023.