这些科学家希望他们本周发表在《自然》杂志上的概念验证研究能很快进行人体试验。
在美国,有超过9万人在等待换肾,因为他们的一个或两个肾脏已经衰竭。研究显示,全球约有8%至16%的人患有肾脏问题,这是导致死亡的主要原因,2019年造成25万多人死亡。研究显示,透析可以帮助清除血液中的废物和多余的液体,但它的作用仅为健康肾脏的10%至15%,而且接受透析治疗的人在接受治疗后的五年内死亡的几率为50%。
美国政府的数据显示,美国约有1.7亿人报名成为器官捐赠者,但每1000人中只有3人的死亡方式使他们的器官可以移植。
科学家们一直在寻找替代品,几个研究小组一直在进行实验,看看猪的器官是否可能是一种选择,因为它们在解剖学上与人类器官相似,而且猪的繁殖速度很快。
在这项新研究中,科学家们选择了尤卡坦品种的猪,因为它的体重与美国女性的平均体重相似:约150磅。它的肾脏也和人类的一样大。
科学家们对猪进行了基因改造,这样它们的肾脏就可以移植到另一个物种身上,从而提高器官不会被排斥的几率。即使一个人将器官捐赠给另一个人,接受者也必须终生服用抑制免疫系统的药物,这样他们的身体就不会排斥捐赠的器官。
研究人员说,在以前的猪到灵长类动物的捐赠实验中,即使是那些涉及转基因猪的实验,科学家们也不得不使用大量的免疫抑制药物,这意味着这些实验无法转化为人类器官捐赠实验。但在这次试验中,基因改造非常有效,他们只需要人类所能承受的药物量。
研究人员说,猪的三个基因修饰是至关重要的。其中一个基因敲除了产生乙二醇抗原的部分基因,乙二醇抗原是由糖分子组成的链状结构,可能会引发受体身体对肾脏的排斥。其他团队也使用过这种基因编辑,但接受基因编辑的动物寿命没有那么长。
这项新研究的研究人员表示,在这项研究中,另外两个基因编辑似乎是延长猴子寿命的关键。
下面的视频:健康一分钟-猪肾达到“里程碑”
第二次编辑是插入七个调节肾脏排斥途径的人类基因。研究人员还灭活了雌雄同体的逆转录病毒——一种在猪体内潜伏或不活跃的古代病毒感染的残余——以防止它们在器官移植到另一个物种体内后变得活跃。
基因编辑与免疫抑制药物的全面结合,似乎支持了研究人员所认为的长期生存。
该团队将猪肾脏移植到20多只猴子身上,尽管并非所有的猪都有所有的基因编辑。
从猪身上获得肾脏,但没有7个人类基因的猴子没有一只存活超过50天。得到完整组合的猴子活得更久:五只活了一年多,一只活了两年多。测试表明,单个捐赠肾脏的功能似乎与两个天然肾脏一样好。
“我们是该领域唯一一个通过这些编辑全面解决供体器官安全性和有效性的团队,”该研究的合著者迈克·柯蒂斯博士说,他是eGenesis公司的总裁兼首席执行官,该公司致力于器官移植领域的创新。
柯蒂斯说,这项研究的作者将在未来几个月内与美国食品和药物管理局合作,开辟一条开始人体临床试验的道路。
纽约大学朗格尼移植研究所(NYU Langone Transplant Institute)主任罗伯特·蒙哥马利(Robert Montgomery)博士认为,这项新试验是“一项重要贡献,显示了广泛基因编辑过的猪肾脏在非人类灵长类动物中的存活率得到了提高。”
蒙哥马利没有参与这项新研究,但在7月,他领导的一个团队将转基因猪肾脏移植到人类身上。在他们预定的日期将其移除之前,该器官的功能维持了大约两个月。这是有记载的最长的异种移植病例——两个物种之间的移植。
蒙哥马利在一封电子邮件中写道,这项新研究为“宜早不宜迟”进行人体临床试验提供了很好的支持。然而,他警告说,就安全性而言,引入作者在供体猪上进行的“大量基因编辑”存在一些理论上的风险。
“这些编辑的意外脱靶效应和猪之间不一致的转基因表达水平将难以评估,并将带来繁重的监管挑战,”他写道。
蒙哥马利补充说,非人灵长类动物模型在其结果如何能很好地转化为人类移植方面仍然存在争议。
最近其他的猪到人的移植手术也取得了一些成功。
2022年1月,马里兰大学的研究人员将一只转基因猪的心脏移植到一名57岁的马里兰男子身上。这名男子患有晚期心脏病,他的病史使他没有资格接受人类捐赠者的心脏。医生说移植手术进行得很顺利,但这名男子在两个月后死亡。
今年9月,一名患有晚期心脏病的58岁男子从一头转基因猪那里获得了捐赠的心脏,他现在还活着。