研究揭示首例成功移植基因编辑猪心脏至人体的失败原因

据《柳叶刀》杂志发表的一项国际研究团队的研究报告揭示了世界首例成功将基因改造猪心脏移植到人体患者体内的手术失败的原因。该手术是由马里兰大学医学院（UMSOM）的医生和科学家于2022年1月进行的。

这位患者名叫大卫·贝内特（David Bennett Sr.），今年57岁，就诊于马里兰大学医疗中心。手术后的近七周时间里，他的心脏功能良好，没有明显的急性排斥迹象。然而，手术后两个月突然发生心力衰竭，最终导致他的死亡。此后，移植团队一直在进行研究，以了解导致心脏衰竭的生理过程，并确定未来移植中可以预防的因素，以提高长期成功的几率。

研究人员写道：“我们在一个行动不便的57岁男性患者身上进行了基因改造猪心脏移植手术，该患者患有晚期心力衰竭，依靠静脉-动脉体外膜氧合支持，不适合进行同种移植。本报告详细介绍了我们对异种移植结果的当前认识。”

“通过在重症监护单位进行广泛的临床监测，我们收集了对所有心脏移植受者的关键生理和生化参数。为了确定异体移植功能障碍的原因，我们进行了广泛的免疫学和组织病理学研究，包括电子显微镜观察、通过DNA PCR和RNA转录检测心脏移植物、受体细胞和组织中的猪巨细胞病毒或猪玫瑰病毒（PCMV/PRV）的定量。我们对供体细胞进行了静脉免疫球蛋白（IVIG）结合试验，并对外周血单个核细胞进行了单细胞RNA测序。”

移植物功能良好，但…

“成功进行异种移植后，移植物通过超声心动图检查显示功能良好，并保持心血管和其他器官系统功能，直到术后第47天发生舒张性心力衰竭。术后第50天，心内膜心肌活检显示损坏的毛细血管伴有间质水肿、红细胞渗出、少见的血栓性微血管病变和补体沉积。

“IVIG治疗低免疫球蛋白血症期间和第一次血浆置换期间检测到增加的抗猪异种抗体，主要是IgG。术后第56天的心内膜心肌活检显示纤维化变化，与进行性心肌僵硬一致。微生物无细胞DNA检测显示PCMV/PRV无细胞DNA滴度增加。尸检后的单细胞RNA测序显示了重叠的原因。

“成功避免了超急性排斥。我们确定了可能导致观察到的内皮损伤的介质。首先，广泛的内皮损伤表明抗体介导的排斥。其次，IVIG强烈结合供体内皮，可能引起免疫激活。最后，异体移植物中潜伏的PCMV/PRV的再激活和复制可能引发了破坏性的炎症反应。这些发现指出了改善未来异种移植结果的具体措施。”

该研究的主要作者、马里兰大学医学院外科学教授兼心脏异种移植计划的科学/项目主任穆罕默德·M·穆希丁博士表示：“我们的论文对于揭示导致移植心脏功能下降的众多因素至关重要。我们的目标是在准备包括猪器官的异种移植临床试验时，继续推动这个领域的发展。”

由于贝内特已经处于晚期心力衰竭并且接近生命的尽头，他不符合传统心脏移植的资格。该手术在FDA的扩大适用（同情用途）条款下获得授权。

（异种移植成功后，超声心动图显示移植物功能良好，并维持心血管和其他器官系统的功能，直到术后第47天发生舒张性心力衰竭。）

马里兰大学医学院的外科学教授、托马斯·E·哈利斯（Thomas E. Hales）杰出移植教授巴特利·格里菲斯（Bartley Griffith）表示：“我们决心揭示贝内特先生的心脏移植失败原因，他以自愿成为全球首例患者的方式做出了英勇的行动。我们希望我们的下一位患者不仅能够在异种移植后存活更长时间，而且能够恢复正常生活，并在几个月甚至几年内茁壮成长。”

为了更好地理解导致猪心脏移植功能障碍的过程，研究团队对患者仅有的有限组织进行了测试。他们描述了导致心脏衰竭的事件序列，证明了心脏在术后47天之前的影像测试中功能良好。

导致心脏衰竭的多个因素交织

这项新研究证实，在移植后的前几周没有发生急性排斥的迹象。然而，贝内特在移植前的身体状况较差，使他的免疫系统严重受损，这限制了在异种移植的临床前研究中使用的有效抗排斥方案的使用。因此，研究人员发现，患者对免疫系统产生的抗体对器官的排斥可能更为脆弱。研究人员根据组织学、免疫组化染色和单细胞RNA分析的间接证据，发现了抗体介导的排斥现象。

静脉注射免疫球蛋白（IVIG）是一种含有抗体的药物，它可能也对心肌细胞造成损害。在移植后的第二个月内，该药物两次给予患者，以帮助预防感染，但很可能也引发了对猪心脏肌肉细胞的抗体免疫反应。研究团队发现了针对猪心脏血管内皮层的免疫球蛋白抗体的证据。

最后，这项新研究调查了猪心脏中一种潜伏病毒，称为猪巨细胞病毒（PCMV），它可能导致移植功能障碍。在病人的抗病毒治疗方案被减少以解决其他健康问题后，该病毒可能被激活，引发炎症反应导致细胞损伤。然而，并没有证据表明该病毒感染了患者的器官。

未来的研究和改进

这项研究揭示了导致基因改造猪心脏移植失败的复杂因素。尽管手术未能成功，但这项研究为未来改善异种移植结果提供了宝贵的启示。

研究团队表示，他们将继续研究免疫抑制和抗排斥治疗方法，以降低免疫系统对异种器官的排斥反应。此外，他们将加强对病毒感染和复活的监测，以更好地了解它们在移植后的影响。

虽然这项研究的结果令人失望，但它是将基因改造猪器官移植到人体的重要一步。随着进一步的研究和技术进步，我们有望克服这些挑战，为那些需要器官移植的患者提供更多的治疗选择，延长他们的生命并改善他们的生活质量。

编辑：周敏

排版：李丽