人类未来将移植猪器官,是否会引起跨物种病毒感染?

1984年的10月14日,贝利医生将一颗狒狒的心脏移植到一位女婴身上,这名女婴仅活了21天,就不幸去世。

此后,人类一直在探寻能否将动物器官移植到人体,因为全球每年器官移植缺口巨大,全世界有200多万人需要器官移植,但是器官捐献数量远低于需求数。移植器官供体不足随着老龄化和慢性疾病的多发愈加严重,供需矛盾突出,再加上程序、价格以及质量的不均一性,只有少数人排得上,这也导致了许多人在等待器官的时候,就不幸离世,如果能够将动物器官移植到人体,那就可以解决这个问题。

既然是给人类进行移植,那么灵长类动物肯定是首选,但是由于非人灵长类每胎产仔少,成熟周期长,数量有限,不能满足大量的研究和移植需,经过科学家的不懈探索,猪被认为是无限量的高质量器官、组织和细胞供体资源。猪的肾脏、心脏、胰岛、神经细胞等脏器,与人的相应器官、组织和细胞,在结构和功能上几乎完全一致,从结构和功能上可以替代人源性器官供体。而且猪可以经过基因修饰提高异种移植的治疗效果。

不光,移植猪器官,那就要解决免疫排斥、生理功能不相容和动物源病原体的跨种系感染问题。比如免疫排斥,即使是人与人之间的移植,都会产生终生排斥,需要终生服用免疫抑制剂。一方面可以抑制移植术后的排斥反应,另一方面则是抑制过度引起的各种并发症和副作用。何况是和人类亲缘关系相差很大的猪呢?

人对猪的器官会发生严重的排斥反应,包括超急性免疫排斥,固有免疫损伤及细胞介导的免疫排斥反应,其中超急性排斥反应是异种器官移植的最大障碍。除此之外,被移植的猪器官能否完全发挥原有人体器官维持荷尔蒙分泌、代谢平衡等功能,仍然是一个未知数。

最后,就是众所周知,很多人类病原体都来源于动物,例如HIV来源于狒狒,而令人闻之色变的埃博拉病毒则来源于果蝠。通常认为,种属上与人越接近的物种,其所携带的病原体就越容易感染人类。

目前的研究确定了26种存在种间交叉感染风险的病原体。其中,最难解决的是消灭猪内源性逆转录病毒(PERV),这个基因编码是一种逆转录酶,让病毒能够整合到其他物种的基因组里。如果无法解决这个问题,那么人类在移植了猪器官之后,将会感染上病毒,造成跨物种病毒感染。

2017年,哈佛大学医学院遗传学教授乔治·丘奇和杨璐菡团队在美国《科学》杂志上宣布培育出世界首批不携带内源性逆转录病毒的“猪1.0”,研究团队利用新的基因编辑技术CRISPR/Cas9,CRISPR/Cas9是一套非常厉害的“编辑器”,由内切酶Cas9和一条“导向RNA”(guide RNA)组成。导向RNA像粘扣带一样跟目标DNA结合上之后,Cas9会挪到目标区域把DNA链减短。在DNA修复机制把断掉的DNA连上之前加入新的一段模板序列,被修复的基因就带上了研究者设计的DNA。这样,人们就可以依据自己的需要改变某些基因的序列。


研究团队一次性的敲除了隐藏着猪基因组中的62个PERV片段,体外实验验证病毒的感染率被削弱了近1000倍,从而解决了猪内源性逆转录病毒感染风险。从根本上解决了猪器官移植到人体内可能导致病毒传染的风险。

2018年,“猪2.0”诞生,进一步解决了异种器官移植免疫排斥问题,而在今年诞生的“猪3.0”,除了体内不含内源性逆转录病毒,与人之间免疫和凝血方面兼容性更强之外,并具有正常生理特征、生育能力以及向下一代传递编辑基因的能力。也就是跨物种移植的三个问题得到了进一步解决。

目前研究团队正在灵长类动物身上测试“猪3.0”器官的有效性和安全性,如果在实验中,器官移植之后,被移植的猪器官的灵长类器官功能可以完全发挥作用,也就意味着可以进一步进行人体试验。

在未来,猪将被用于进行肾脏、肝脏和胰岛的异种器官移植实验,希望将来能满足尿毒症、急性肝炎和糖尿病患者的器官移植需求。

不过,异种器官移植仍面临伦理、监管等诸多挑战。比如,如何权衡用于器官供应的动物伦理?如何适当监管以引导有关机构负责任而又积极地发展技术?这些都是在以后需要解决的问题。

但可以预见的是,在不久的将来,猪将成为安全便利的器官供体,去拯救千万人的生命。