基因工程的猪器官可能会缩短移植等待时间

对挽救生命器官移植的需求是历史最高的。在2021年,在美国进行了创纪录的41,000多个器官移植,肾脏,肝脏和心脏移植的最高数字

对挽救生命器官移植的需求是历史最高的。在2021年,在美国进行了创纪录的41,000多个器官移植,肾脏,肝脏和心脏移植最高。但是,有限的供体器官仍然是一个持续的问题。目前,在美国,有100,000多人处于移植等待名单上,并且由于严格的资格要求和种族差异,更多人无法进入名单。

作为心脏移植外科医生,我亲眼目睹了这种供体器官短缺的悲​​剧。但是我还看到了解决这个问题的一种可能解决方案的潜力:异种移植或将动物器官移植到人类中。

2021年9月,研究人员成功地将两名基因工程猪肾脏移植到了一名脑死患者中。在2022年1月,我是外科团队的一员,该团队在活着的患者中进行了第一次猪至人类心脏移植。该手术后两个月关于患者死亡的最新消息令人震惊,但像我这样的研究人员仍然乐观。尽管仍然需要做很多工作,但这些成功指出了科学在使动物对人类移植成为可行的治疗可能性方面的可能性。

早期尝试

虽然最近60年中,动物到人类的移植引起了广泛的关注,但已经进行了许多尝试将动物细胞,组织和器官移植到人类中,并取得了不同程度的成功。

在1960年代,由于缺乏供体器官,肾脏移植并未广泛实施。道德和法律问题使得很难获得现场捐助者,而从已故捐助者那里收集的器官并没有取得太大的成功。

因此,一位名叫基思·雷姆斯玛(Keith Reemtsma)的外科医生使用黑猩猩作为捐助者进行了一系列12个肾脏移植。尽管大多数移植器官(因此是人类患者)仅存活了几周,但其中一名患者存活了九个月。感染是一半患者的主要问题,而另一半则发生不可逆的器官排斥。托马斯·史塔兹尔(Thomas Starzl)是另一位尝试进行动物对人类器官移植的外科医生。他在与Reemtsma的同时,使用狒狒作为捐赠者进行了类似的肾脏移植,并且器官最多可以生存两个月。他以肝脏移植而闻名,从1966年到1974年,使用三黑猩猩肝脏的三次尝试,持续了24小时至不到14天。在1990年代初期,他的两次狒狒肝移植持续了26和70天。尽管其中一种狒狒肝脏发挥良好的作用,但患者最终死于压倒性的感染。

医生还试图移植动物心脏,第一个是第一次人类对人类心脏移植。 1964年,詹姆斯·哈迪(James Hardy)移植的黑猩猩心脏仅幸存了几个小时。伦·贝利(Len Bailey)1983年将狒狒心脏移植到一个名为婴儿fae的婴儿的尝试延长了她的寿命20天,这是当时的记录。

克服障碍

虽然乍一看这些早期结果似乎很差,但实际上,许多这些移植的持续时间比许多早期的人类对人类肾脏移植的持续时间更长。第一位接受捐赠肾脏的患者在1933年仅持续了四天,后来在1940年代和1950年代进行的尝试产生了相似的结果。防止免疫系统攻击供体器官的免疫抑制药物在这些早期尝试进行异种移植时也没有可用,这表明这些程序的承诺随着科学的高级。其中的积分是进化。随着物种的分开,它们的分子妆容增加会导致不兼容,从而使跨物种的移植变得困难或不可能。最有问题的是免疫,炎症和血液凝结的差异,这些差异损害了移植器官和宿主的身体。

在解剖结构和免疫系统中,非人类灵长类动物等非人类灵长类动物与人类的相似性使它们吸引了早期移植物的捐助者。但是,他们与人们的强烈相似之处也提出了道德上的关注,这些问题劝阻一些医生,例如Starzl将其用作捐助者。

另一方面,猪提供了更好的供体器官来源。与非人类灵长类动物相比,猪成熟得多,并产生更多的后代。它们也是人们的常见食物来源,他们的组织已经用于假肢心脏瓣膜和其他药物。

尽管过去也曾尝试过猪到人类的移植,但进化的途径却妨碍了。猪在其细胞表面上有人类没有的分子。如果将这些分子引入一个人的身体,则其人类免疫系统将以外国为单位并进行攻击。这个过程称为超急性排斥,是许多移植动物器官失败的核心原因。减少这些不相容性的进步数量有助于克服了超急性排斥的问题。没有产生外国分子的基因的基因工程猪会触发排斥反应,并通过帮助接受者身体接受新器官的其他人类基因是一个关键的改进。我的团队和我今年移植的猪心是基因设计的,从2021年底开始,猪肾脏也是如此。在抑制受体免疫系统的药物方面也有所改善,因此对机构进行攻击的可能性较小。

期待

基因工程猪移植的最新成功表明,异种移植不再是遥远的未来的梦想,而是现代医学越来越多的事物。

但是仍然存在许多问题。抑制受体免疫系统的最佳方法是什么,使移植器官生存但感染风险保持较低?可以针对个体量身定制动物器官以最大程度地减少排斥吗?如何更好地保存和分发动物器官?

回答这些问题和许多其他问题将是实现异种移植的治疗潜力,并帮助数十万人等待器官的关键。

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