生物世界

异种移植是指将一个物种的器官移植到另一个物种体内。近年来，异种移植的基础与临床研究取得里程碑式突破，中国科学家也走在了世界前列。在完成了世界首例基因编辑猪肝脏的人体移植后，中国医学界又完成了世界首例基因编辑猪肺的人体移植！让我们一起来回顾一下这两大科学突破。

背景：严峻的现实催生医学革命

器官移植是现代医学挽救终末期疾病患者生命的核心手段。当我们谈论器官移植时，大多数人首先想到的是人与人之间的器官移植。然而，全球范围内器官短缺一直是个致命问题，异种移植被视为潜在解决方案。事实上，异种器官的排斥问题是摆在异种器官移植面前的拦路虎，而基因编辑技术的出现为异种器官移植提供了解决方案。科学家们通过基因编辑技术，对猪的基因进行改造，敲除会引起人类强烈免疫反应的基因，并导入能够提高移植器官与人体相容性的基因，使移植器官能够更好地适应人体环境。

“猪”的优势在哪

早期的异种器官移植研究主要集中于从灵长类动物身上获取的器官。近年来，科学家们开始将目光转移到猪身上。猪本身是作为人类的食物而被大量养殖，因此用于器官移植所产生的的伦理问题较少。此外，猪易于饲养和繁殖、产仔数量大、妊娠期短，其生理功能和器官大小与人类较为接近。由此，猪成为了异种器官移植的理想供体。实际上，来自猪的心脏瓣膜、来自猪肠的肝素、以及猪皮移植物和猪角膜，已经被成功应用于人类的治疗。

技术背后的科学密码

基因是携带遗传信息的DNA片段，它决定了生物的性状特征。基因编辑技术，就是对特定的基因进行“编辑”操作如删除、插入或替换，从而实现基因序列的定向改造。锌指核酸酶（ZFN）、转录激活因子样效应物核酸酶（TALEN）和成簇规律间隔短回文重复序列-核酸内切酶（CRISPR/Cas）系统是目前主要的三大基因编辑工具。ZFN及TALEN使用的是蛋白质-DNA的识别模式，具体使用过程中技术难度较大、构建组装时间较长，需要针对不同靶位点精心设计组装蛋白分子，难以大规模推广应用。CRISPR/Cas采用RNA-DNA识别模式，切割位点选择上更加广泛，载体构建比较简单。2012年，Jennifer Doudna与Emmanuelle Charpentier在Science发表载入基因编辑史册的里程碑研究：她们将复杂的CRISPR系统简化为Cas9蛋白与sgRNA的二元组合，开发了第三代基因编辑工具CRISPR/Cas9技术。

在异种器官移植过程中，人体免疫系统会识别外来器官为“异物”，并发起攻击。科学家可利用基因编辑技术供体动物进行了基因修改，编辑策略着重于降低“超急性排异反应”风险——这是异种移植的头号杀手。

突破一：基因编辑猪肝脏异种移植人体

我国是肝病大国，每年新增30万—50万肝衰竭患者，对于终末期肝病患者而言，肝脏移植是唯一有效的治疗手段。然而，全球范围内，能够进行肝脏移植的供体数量远远无法满足日益增长的需求，实际能够等到匹配的人类供体肝脏的患者只是少数。异种肝脏移植技术提供了新的思路。

2025年3月，空军军医大学西京医院窦科峰院士团队等在国际顶尖学术期刊Nature期刊上发表了题为：Gene-modified pig-to-human liver xenotransplantation的研究论文。该研究介绍了世界首例将基因编辑改造的猪肝脏移植到一名被诊断为脑死亡的人类受体的完整案例，临床试验发现该器官可在脑死亡患者体内成功存活并正常工作10天[1]。尽管这项研究的时间仅为10天，但其结果足以证明，通过基因编辑和合理的免疫抑制策略，异种猪肝脏在人体内短期存活并维持功能是可行的。

突破二：基因编辑猪肺异种移植人体

过去十年，国际异种移植研究主要集中于肾脏、心脏和肝脏等器官，但肺移植因生理复杂性被视为“禁区”。肺器官持续暴露于空气、接受大量血流，生理平衡极其微妙，移植后易发免疫排斥和感染。此前，全球尚未有成功案例。中国团队此次突破，正是瞄准了这一医学“无人区”。

2025年8月25日，广州医科大学附属第一医院徐鑫、刘小友、何建行等人在国际顶尖医学期刊Nature Medicine上发表了题为：Pig-to-human lung xenotransplantation into a brain-dead recipient的论文[2]，文章报道了世界首个将基因编辑的巴马香猪肺成功移植到脑死亡的人类患者体内的案例，其能够存活9天并发挥功能，期间，未发生超急性排异反应，同步病原学监测也未发现活跃感染迹象。这是跨物种肺移植的首例记录，具有潜在的临床应用前景。

基因编辑技术使科学家能够精准修改猪的基因，减少器官移植后的排异反应。和之前的基因编辑的猪肝脏异种移植一样，供体猪存在6处基因编辑：1 删除三个“危险分子”基因GTKO、CMAH和B4GALNT2，这三个猪基因会表达引起“超急性排斥和急性体液性排斥”的猪抗原。2 加入三个“保护卫兵”基因—人类补体调节蛋白基因hCD46、hCD55能够抑制免疫攻击，人类凝血调节蛋白基因hTBM能够防止凝血紊乱。

研究结果显示，在为期9天的监测期内，移植的基因编辑猪肺保持了活力和功能，未出现超急性排斥反应或感染的迹象。这项研究代表了猪肺人体移植的第一步，证明了从猪到人的肺异种移植的可行性。尽管这项开创性研究在异种移植研究中意义重大，但它也清楚地表明，要在人体内实现肺异种移植的存活，还需要更多的基因工程改造和优化免疫抑制方案，距离临床应用仍有很长的路要走。

异种移植的未来之路

任何突破性医学进展都伴随着伦理考量。猪器官移植到人体，同样引发了一系列伦理问题：例如会不会有未知病毒跨物种传播？如果技术成熟，如何公平分配这种昂贵的医疗资源？从长远来看，这是否会导致人类“动物化”？

科学进步需要与伦理考量同步发展。中国科研团队在推进技术的同时，也严格遵守国际医学伦理准则，确保了研究的合规性与安全性。研究人员需要进一步观察异种器官移植后的长期效果，确保安全性和有效性。

未来，我们可能会看到更多基因编辑器官用于人类医疗。可以预见，随着技术的不断发展，异种器官移植在未来有望成为拯救更多终末期肝病患者生命的有效手段，让我们共同期待！

参考文献

1. Tao S K ,Yang X Z ,Zhang X , et al.Gene-modified pig-to-human liver xenotransplantation[J].Nature,2025,641(8064):1-8.

2. He, J., Shi, J., Yang, C. et al. Pig-to-human lung xenotransplantation into a brain-dead recipient. Nat Med (2025). https://doi.org/10.1038/s41591-025-03861-x

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