世界首例猪心猪肾移植，为什么都没撑过 2 个月？死因居然都是…Nature+Cell 重磅

本文作者：云也

目前，世界范围内仅完成过 2 例人活体猪心移植，但患者都在 2 个月内去世——第一位坚持了 60 天，第二位只存活了不足 6 周。

上周，全球首位接受转基因猪肾移植的患者，也在手术 2 个月后死亡。

2 个月真的是道跨不过的坎吗？患者为何而死，异种移植的前路又在何方？

本月 17 日、21 日，完成世界首例猪肾移植的合作团队，在 Nature Medicine、Cell 子刊 Med 连发重磅研究，旨在探讨猪心、猪肾移植患者手术成功后却熬不过 2 个月的多组学及细胞学机制，进而讨论异种移植的潜在进步方向。

获取更接近活体的数据：

2 例猪心移植、1 例猪肾移植

人类同种器官移植供体的短缺是长久以来的现实问题，因此对异种移植的需求愈发迫切。目前主要的供体，是基因编辑猪。

想对活体移植进行研究，只能在死亡后通过尸检获取样本。为了获得更接近活体的研究数据，刚刚完成首例活体猪肾移植的研究团队，还对脑死亡患者进行了 2 例的猪心移植，和 1 例猪肾移植。

团队通过多组学及单细胞水平研究，探究一些传统组织病理学所不能反映的早期特征，例如超急性抗体介导的排异反应。

猪心移植的多组学研究于 5 月 17 日在线发表于 Nature Medicine [1]。

研究设计 图源：参考资料 1

团队在移植前后，对两例移植患者（按时间先后以下称作患者 D1 和 D2）每隔 6 小时采血（最长检测到移植后 66h），术后第 3 天进行心内膜活检。

团队对心脏组织样本进行单细胞转录组、空间转录组等分析，对移植后人体的全血进行转录组、蛋白组、脂质组、代谢组、炎症因子、细胞亚群等分析。

直接对比 2 例猪心移植，寻找突破方向

研究方案还有另一大优势，就是能够在两次手术不同的方案和结局之间寻找联系，找到可能有效的突破方向。

D1 和 D2 在大部分移植前准备、移植手术操作上都是一致的，但在移植供体处理和方案上进行了优化。

多组学分析显示，D1 在移植后观察到更多免疫通路被激活，许多临床指标变化在移植后第 42h 开始出现显著变化，这与猪移植给非人灵长类动物的研究结果基本一致，即 24～48h 开始出现围手术期心脏异种移植物功能障碍，对器官衰竭具有提示意义。

各通路的多分析结果 图源：参考资料 1

心脏组织 snRNA-seq 显示，人体细胞会逐渐长进猪的心脏组织，而 D1 的心脏 T 细胞显著增多。结合 D1 移植后期外周血 T 细胞及 NK 细胞增加，而 D2 外周血没有这种改变，心脏也没出现 T 细胞增加。

这提示，心脏的 T 细胞增加可能来自外周血，D2 身上应用的抗胸腺细胞球蛋白，将有利于异种移植物的稳定性。

关键问题：分子水平排异、缺血再灌注损伤

在心功能方面，D1 的血流动力学和左心室搏出量在再灌注后 30～36h 开始恶化，而 D2 的心功能保持稳定。团队认为，D1 心脏依赖血管活性药物，有灌注不足表现，表明存在缺血性损伤。

心脏组织 snRNA-seq、组织及空间转录组检测印证移植物中存在缺氧信号、血管损伤及血管重塑，D1 尤为明显 图源：参考资料 1

值得注意的是，D1 脑死亡时，可供移植的猪心脏较小，导致心脏泵血量不足、需要额外的牛心包组织去修补血管与心脏的连接部分。因此，移植供体选择需要选择合适大小的供体。

与其他猪模型（如体外膜肺氧合）公共数据的比对发现，心脏异种移植的移植物改变，与缺血再灌注表现基本相似，D1 尤为明显。

团队认为，缺血再灌注损伤依然是异种移植术后死亡的瓶颈。因此，探究更有效的减轻缺血再灌注损伤的方法，是异种移植成功的希望。

而同团队猪肾移植的细胞学研究，于 21 日在 CELL 子刊 Med 在线发布，同样发现移植的猪肾虽然没有被接受者的身体完全排斥，但在人类外周血单核细胞中引起了强烈的反应，即在分子水平上触发了「抗体介导的排斥反应」[2]。

图源：参考资料 2

首例活体猪心移植，曾存活 60 天

脑死亡患者为机制研究提供了好样本，而给活人移植，也已经走出重要一步。最先进行的，是由马里兰大学医学中心于 2022 年初首创的「猪心移植」 [1]。

患者 57 岁，男性，因严重心力衰竭需进行心脏移植。因不符合常规心脏移植和机械循环支持标准，在申请四个地区和国家级的心脏移植项目审查均遭拒后，马里兰大学医学院的遴选委员会同意考虑试验性的异种心脏移植。

研究团队单一患者研究性新药（IND）申请获 FDA 批准，联用 10 基因编辑猪供体、人源化抗 CD40 单克隆抗体和 XVIVO 心脏灌注系统。

同时，FDA 还进行了详细评估。在三个机构和一个外部独立的精神病学评估机构确认患者的知情同意有效后，猪心移植计划顺利获得批准。

图源：参考资料 2

移植手术成功进行，术后短期未见排斥反应。

但术后第 50 天起，异种移植心脏衍生的游离 DNA（xdcfDNA）水平、血清特异性 IgG 和 IgM 的血清水平达到峰值。

术后第 56 天，心内膜心肌活检显示病理性抗体介导的排斥，40% 的心肌细胞坏死，异种移植物最终出现了不可逆转的损伤。

术后第 60 天，经家属同意后撤除了生命支持系统，世界首例猪心移植患者宣告死亡。

只是短短 2 个月，之后的 1 例猪心和 1 例猪肾移植，却都没能超越。

临床应用，还有多远？

首例患者死亡后，团队对失败原因进行了深入探索，基于尸检结果他们认为，猪巨细胞病毒可能对心脏移植产生了破坏性的影响，也是患者死亡的潜在原因 [5]。

于是，在第二例患者身上，团队改良了感染预防措施。[2]

提供基因工程猪心的生物技术公司开发了新的、更灵敏的病毒 DNA 检测手段，并对供体猪组织样本进行检测，而不仅是鼻拭子。检测项目还新增了猪巨细胞病毒抗体检测，除了能检出正在发生的感染外，还能检测出既往感染情况。

同时，因上述报告中分析发现首例移植体仍存在抗体介导的排斥反应，因此在抗体疗法上，第二例也进行了新的尝试，使用一种实验性抗体，以阻断参与免疫系统激活的蛋白质 CD154。

这些措施曾一度让团队对于第二例移植增添了更多信心。术后一个月时，马里兰大学医学中心公布了一则视频。视频中，患者正在接受物理复健治疗。

视频片段

但和第一例相似，虽然患者最初并未显现出明显的排异表现，但随后就开始出现排斥反应的初步迹象，并在数日内迅速恶化死亡，总计生存不足 6 周。

第一例猪心移植失败后，第二例曾经历了更加慎重的审批。30 名 FDA 专家组成团队，审查了首例移植获得的 400 多页数据，以及非人类灵长类动物的研究数据。[2]

猪心移植项目主任 Mohiuddin 介绍，原本至少还需要 1～2 年来获得满足 FDA 要求的数据。但美国 FDA 还是快速通过了申请。「因为对于这样的患者，他们没有两年的时间可以等待，试验性治疗至少可以给他们一个活下去的机会。」

首例猪肾移植患者，术后存活接近 2 个月

图源：美国麻省总医院移植中心

异种移植的长期目标，就是从一次性试验转向正式的临床试验，势必会有下一个患者。

或许在新研究的加持下，缺血再灌注的难关能被攻克、新的抗体疗法将会呈现，不得不接受异种移植患者，将不再是科学的先驱，能收获真实的希望。

致谢：本文经 北京大学第一医院心内科主治医师 鲍明慧 专业审核

猪心、肾活体移植情况梳理

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