原創 藥明康德 藥明康德 2022-06-24 07:58 發表於美國
今年一月，首位接受豬心移植的患者的新聞登上了全球各大媒體的頭條。兩個月後，他去世的消息也引來了關於科學、技術、以至倫理的討論。昨日，著名醫學期刊《新英格蘭醫學雜誌》發表的論文中，研究團隊詳細描述了這位患者接受治療的全過程。雖然這名患者最終離世，但是移植到他體內的豬心生存了近兩個月的時間，並且沒有表現出免疫排斥的明顯跡象。就患者病情惡化並離世的原因，研究團隊提出了幾種可能，並且仍在積極探索最終原因。
克服豬心移植面對的挑戰
豬心和人心的尺寸相當，長久以來被視為潛在的人類移植器官來源，然而將它們用於人體移植，還需要解決不少技術和倫理上的挑戰。首先需要克服人體的免疫反應。這顆移植的豬心來自一頭基因改造的豬，科學家們通過基因編輯，消除了三種激發人體急性免疫反應的豬抗原的表達。同時為了避免豬心生長太大，還敲除了豬的生長激素受體。
不過這還不夠，為了減低人體的長期免疫排斥反應，科學家們在豬心細胞中表達了降低凝血、炎症的人類蛋白，這顆豬心總計攜帶了10種基因編輯。
圖片來源：123RF
為了進一步抑制免疫排斥反應，研究人員使用藥物清除了患者體內的B細胞和T細胞，並且使用抗CD40抗體等藥物進一步抑制免疫反應。
另一個阻礙豬心移植的挑戰是豬器官中可能攜帶的動物病毒。在這方面，移植用的克隆豬在嚴格控制的環境中長大，定期接受對多種豬病毒的檢測。在進行移植前，這顆心臟的檢測結果顯示，它攜帶有豬內源性逆轉錄病毒-A（PERV-A）和PERV-B病毒，但是未檢測到PERV-C、豬巨細胞病毒（pCMV）和豬嗜淋巴皰疹病毒（pLHV）。
在豬心移植之後，患者的恢復情況一度良好，對PERV的檢測一直未發現病毒在人體組織中出現。在豬心移植後第34天進行的心內膜心肌活檢檢測未發現免疫排斥的跡象。患者體內針對豬的抗體（IgM和IgG）水平也持續維持在很低的水平。不過在接受移植後第20天，研究人員首次在血液的無細胞DNA中檢測到豬巨細胞病毒的痕跡，雖然水平非常低。
▲豬心移植的治療過程和患者體內針對豬心內皮的特異性抗體水平（圖片來源：參考資料[2]）
在移植後第43天，患者的病情出現惡化，而且對血液中無細胞DNA的檢測發現豬巨細胞病毒水平顯著提高，顯示患者可能出現病毒感染。因此，醫生使用了抗病毒療法cidofovir進行治療，它原本用於治療愛滋病患者的巨細胞病毒感染。同時為了增強患者的免疫力，輸注了人類免疫球蛋白。
接受治療後，患者的症狀得到了緩解，在接受移植後第48天，患者在過去109天裡首次離開病床，能夠坐在椅子上跟護理人員揮手。然而，隨後他的病情急劇惡化，心臟的超聲波檢測發現，移植心臟的心臟壁異常肥大，導致心室體積縮小。雖然組織活檢仍然未顯示出免疫排斥的典型跡象，但是患者體內針對豬組織的IgG和IgM抗體水平正在不斷升高。
醫生們猜測這可能是抗體介導的非典型免疫排斥現象，不過隨後的治療措施未能緩解患者的病情。在豬心移植後第60天，由於心臟受到的損傷過重，首位接受豬心移植的患者不幸離世。
尋找死亡原因
在患者死後，研究人員對衰竭的豬心進行了解剖分析，初步研究發現豬心的重量增加了幾乎一倍，從最初移植時的328克升高到600克。心臟中出現很多纖維化組織，並且有血管滲漏的跡象。不過，研究人員在論文中指出，這些特徵與典型的異體器官移植導致的免疫排斥並不一致。
找出患者死亡的最終原因無疑對於未來的異種移植有著極為重要的啟示意義。研究人員在論文中表示，在最初的7周，移植的豬心成功支持患者的生存，不論是組織學檢測，還是對抗體和補體的檢測，都沒有發現明顯的免疫排斥跡象。
圖片來源：123RF
在移植後，患者曾經接受過兩次人類免疫球蛋白的輸注，首次在第43天，第二次在第50天。這兩次輸注的時間與患者針對豬心的IgG水平升高的時間相吻合。體外檢測顯示，靜脈輸注的免疫球蛋白能夠與供體豬的細胞特異性結合。不過，生產豬心的公司進行的檢測未能發現抗體介導的補體依賴性細胞毒性。
病毒學檢測方面，在整個治療期間，患者的外周單核細胞中沒有發現PERV病毒的跡象，顯示PERV病毒並未傳播到人體。然而，在血液中意外地檢測到了豬巨細胞病毒。在狒狒中進行的實驗表明，豬巨細胞病毒對移植後果有不良的影響。如果豬心帶有這種病毒，移植後的狒狒就只能活上幾周。而倘若豬心沒有任何感染，這些狒狒可以活至少半年。
研究人員在論文的討論環節指出，這名患者體內還發現了人類皰疹病毒6（HHV-6）。已有研究顯示，HHV-6能夠與豬巨細胞病毒產生交叉反應，並且與異種移植排斥相關。研究人員正在進行更多的病毒學研究，這豬巨細胞病毒是否是導致患者死亡的原因仍然有待澄清。
異種器官移植的未來
研究團隊所在的馬里蘭大學醫學院發布的新聞稿中，研究共同負責人之一Muhammad M. Mohiuddin教授表示，這項研究是提供了寶貴的經驗和教訓。「基於我們現在所知，我們將在未來改進部分實踐和技術。」他同時也指出，「這項研究非常令人鼓舞，它意味著使用基因工程改造的豬心和我們使用的在研藥物可以有效預防免疫排斥，異種移植可能在未來挽救生命。」
《新英格蘭醫學雜誌》同期發表的社論表示，無論這項研究能否開啟異種器官移植的新時代，它都顯示了基因和生物工程學進展對現代醫療產生的深遠影響。推動異種器官移植的新技術，與幹細胞技術的結合，還有望推動利用自體幹細胞，生成自體組織和器官的能力。
自1902年以來，人們就在發掘異種器官移植的潛力。今年的這次異種器官移植，已經讓患者多活了兩個月。我們期望從研究中獲得的洞見，能夠更好地推動異種器官移植的發展，為全球大量需要器官移植的病患帶來福音。
參考資料：
[1] Researchers publish findings of first successful transplant of genetically modified pig heart into human patient. Retrieved June 23, 2022, from https://medicalxpress.com/news/2022-06-publish-successful-transplant-genetically-pig.html
[2] Griffith et al., (2022). Genetically Modified Porcine-to-Human Cardiac Xenotransplantation. NEJM, DOI: 10.1056/NEJMoa2201422