異種移植在過(guò)去的十年里進(jìn)展迅速,基因工程改造技術(shù)在很大程度上解決了免疫排斥難題。下一步要走向何方?美國匹茲堡大學(xué)的研究者近期在《柳葉刀》雜志發(fā)表綜述文章,文中涉及很多研究者們關(guān)注的話(huà)題。
豬的心瓣膜等組織用于人體治療已經(jīng)數十年了,但這些移植物大多為處理后的結構組織支架,原有的豬細胞已被去除。雖然這代表一種形式的異種移植,但本文所談到的研究,主要目標是提供有活力的豬器官和細胞,在臨床移植到人體后,它們能繼續保持生理功能。
異種間排斥反應 能否避免?
從已故的人體供體獲取的胰島和神經(jīng)元細胞一直短缺,異種移植是解決這個(gè)問(wèn)題的重要方向之一。許多疾病可以通過(guò)異種移植治療:胰島移植治療糖尿病,神經(jīng)元細胞治療神經(jīng)變性疾病(例如帕金森病),肝細胞治療肝衰竭,角膜細胞和神經(jīng)視網(wǎng)膜細胞治療各種失明,紅細胞用于輸血(主要用于艾滋病高發(fā)國家)。采用成功的儲存運輸方法,基因工程豬角膜、胰島、細胞(包括紅細胞)能夠從發(fā)達國家輸送到發(fā)展中國家。
近10年取得的長(cháng)足進(jìn)步中,最大的突破是經(jīng)過(guò)基因修飾提高了豬組織移植后的免疫保護,降低了免疫排斥。基因操作已經(jīng)在幾代動(dòng)物中證實(shí)穩定。目前看來(lái),異種移植到靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的豬器官和細胞最長(cháng)存活期依次是:微囊包裹的胰島、神經(jīng)元、胰島、角膜、肝細胞、異位心臟、腎臟、原位心臟、肝臟、肺。
除了排斥反應 風(fēng)險何在?
豬雖然能夠作為替代性供體來(lái)源,但需要克服相關(guān)免疫挑戰及其他與異種移植有關(guān)的障礙。受體為非人靈長(cháng)類(lèi)的基因改造的豬器官移植目前已基本上不受超急性、急性抗體性介導排斥或細胞排斥的限制,但其他問(wèn)題卻因此而突出,如移植體內會(huì )發(fā)生血栓性微血管病或受體內發(fā)生系統性消耗性凝血病。
為解決這些難題,含表達一個(gè)或多個(gè)人類(lèi)血栓調節蛋白基因或抗炎基因的豬供體正得到開(kāi)發(fā)。豬細胞(如胰島細胞、神經(jīng)元細胞、肝細胞或角膜)的臨床前移植結果較之器官移植結果更令人鼓舞:所有案例的存活時(shí)間都超過(guò)一年,而且感染性微生物向受體轉移的風(fēng)險也小。
長(cháng)期存活的移植物 功能怎樣?
在豬器官用于人體前,豬胰島、神經(jīng)元細胞、角膜異種移植的臨床試驗即將開(kāi)始。新西蘭已經(jīng)開(kāi)始了一項**管理的豬胰島臨床移植試驗。
目前的研究表明,免疫排斥、凝血、促炎癥反應可以克服,也可以確保移植物長(cháng)期存活,但豬器官在人體內是否具備滿(mǎn)意的生理功能還不完全清楚。一些豬器官移植到靈長(cháng)類(lèi)的長(cháng)期實(shí)驗尚未獲得一致結果。然而,原位移植豬心臟可以具有生命支持功能接近兩個(gè)月,提示豬心臟也許能夠支持個(gè)體匹配的病人。
豬肝異種移植伴發(fā)的血小板減少癥是否可以避免,雖然現有研究觀(guān)察期只有1周,但結果基本都是積極的。肺異種移植的證據罕見(jiàn),還沒(méi)有確切結論,所幸氣體交換滿(mǎn)意。然而,連續嚴重蛋白尿和磷酸鹽代謝變化很可能會(huì )限制豬腎移植的臨床應用。
豬胰島移植已有數十年研究。只靠異種移植的豬胰島支持,糖尿病猴子能夠存活超過(guò)1年。但1型糖尿病病人的自身免疫功能是否會(huì )影響豬胰島的長(cháng)期功能尚不清楚。另有報告,豬神經(jīng)元細胞可以產(chǎn)生足夠的多巴胺,改善帕金森病猴子的運動(dòng)功能。
豬器官內的病毒 會(huì )傳染給人嗎?
目前普遍認為,沒(méi)有病原微生物可以從豬器官和細胞內傳染,且通過(guò)嚴格控制器官來(lái)源動(dòng)物種群,能夠確保器官和細胞沒(méi)有傳染性因子。但避免轉染豬內源性逆轉錄病毒一般不可能,因為它們的編碼序列和病毒早已存在于所有豬細胞核中。幸運的是這些病毒不對人體構成潛在危險。還有一些技術(shù),如siRNA技術(shù)可以用來(lái)防止豬內源性逆轉錄病毒活化,Zinc-finger核酸酶技術(shù)能提供從染色體組中去除病毒的方法。
各國管理部門(mén)都建議,用于臨床試驗的豬需要在嚴格無(wú)傳染隔離環(huán)境下飼養。但當預期的胰島臨床移植順利開(kāi)始時(shí),管理部門(mén)也許會(huì )允許降低它們使用的條件,即只要生物制品檢測無(wú)微生物污染,這樣將極大減少臨床胰島異種移植的花費。不過(guò)前提是,我們要首先證實(shí),即使豬沒(méi)有被隔離飼養,也是安全的。
隨著(zhù)新的基因修飾豬的獲得,將進(jìn)一步提高細胞和角膜異種移植的效果,相信一些臨床試驗將在2~3年獲得結果。與器官異種移植相比,豬組織和細胞臨床異種移植將很快成為現實(shí)。
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