唐僧要做器官移植，他有意用二師兄豬的器官，但專家擔(dān)心二師兄的器官直接移植到唐僧體內(nèi)會有免疫排斥，于是建議先用大師兄猴子來試驗。

本文就是要講這么一個故事，關(guān)于豬和猴子為人類生命健康作出犧牲的真實科學(xué)研究，里面還用到了最前沿的生物技術(shù)：CRISPR 基因編輯。

圖 | 唐僧要做器官移植，大師兄和二師兄來自我犧牲。（來源：麻省理工科技評論）

據(jù)《麻省理工科技評論》報道，基因編輯初創(chuàng)公司 eGenesis 目前正在猴子身上測試豬的器官，以驗證其對人類是否安全，最終幫助解決人體器官移植所面臨的器官嚴(yán)重短缺問題。

失敗的預(yù)測

據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界每年大概有 200 萬人需要器官移植，但是器官捐獻(xiàn)的數(shù)量遠(yuǎn)低于需求。中國面臨的情況更甚，現(xiàn)在每年約 30 萬人因末期器官功能衰竭需要移植，僅不到 2 萬人有機會獲得器官移植，供需比例為 1:15。

器官捐獻(xiàn)者遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。數(shù)十年來，科學(xué)家一直期望能用豬來提供可移植的腎臟、心臟和肺。

比較而言，豬比靈長類動物還適合作為器官移植供體。豬繁殖快，易于飼養(yǎng)，極大地降低了科研成本，更重要的是，無論從解剖學(xué)還是生理學(xué)指標(biāo)上，豬的器官都與人類極為接近。因此，選擇豬作為異種器官移植供體成為國際共識。而靈長類動物雖然與人親緣關(guān)系更近，但每胎產(chǎn)仔少，成熟周期長，不能滿足大量的科研及移植需求。

2017 年，哈佛大學(xué)遺傳學(xué)家 George Church 教授預(yù)測說，基因編輯的豬器官將會在 2 年甚至 1 年內(nèi)移植到人體內(nèi)。他創(chuàng)辦的 eGenesis 公司在執(zhí)行這個雄心勃勃的計劃，他們對豬進行了 CRISPR 基因編輯，這樣可能會避免器官移植后的免疫排斥。

George Church 是美國著名學(xué)者、美國科學(xué)院和工程院兩院院士、現(xiàn)代生物學(xué)領(lǐng)域最重要的意見領(lǐng)袖之一。

2 年期限已到，結(jié)果如何呢？

Church 說，“我錯了”。

他過于樂觀了。他們迄今尚未進行過任何這方面的人體試驗。不過最新的進展是，位于波士頓的麻省總醫(yī)院正在把豬器官移植到猴子體內(nèi)，以驗證這個試驗是否安全。這項研究由該醫(yī)院的器官移植部門主任 James Markmann 領(lǐng)導(dǎo)，他是 eGenesis 公司科學(xué)咨詢委員會的成員。

Markmann 說，目前的猴子試驗是必要的一步，因為在大型動物安全驗證之前，無法將之直接用于人體。

他們在用豬的哪些器官和哪種猴子在進行研究尚未公開，唯一確認(rèn)的是他們用了基因編輯豬的器官。

（來源：麻省理工科技評論）

異種器官移植的挑戰(zhàn)

異種器官移植，也就是跨物種器官移植，將細(xì)胞、組織或器官從一個物種移植到另一個物種。

2017 年 9 月，George Church 和楊璐菡團隊在《科學(xué)》雜志發(fā)表成果，他們利用 CRISPR 基因編輯技術(shù)培育出世界上首批對器官移植無“毒”的活豬，聲稱解決了用于人體移植的豬器官含有內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的問題。這也是當(dāng)時成功誕生的 CRISPR 基因修改數(shù)量最多的動物。

不過，經(jīng) DeepTech 了解，全軍器官移植研究所所長、空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院肝膽外科主任醫(yī)師竇科峰，WHO 異種移植臨床研究規(guī)范制定委員會專家、中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院放射科主任王維以及南京醫(yī)科大學(xué)特聘教授戴一凡對此持不同看法，認(rèn)為此研究必要性不大（戴一凡看法詳見后文專訪）。對此，DeepTech 向 George Church 和楊璐涵詢問，截至發(fā)稿，未見其回應(yīng)。

其他研究團隊也有很大進展。美國國立衛(wèi)生研究院研究人員將豬心臟植入狒狒（猴子的一種）體內(nèi)，維持了 2 年。2018 年 12 月 5 日，Nature 雜志發(fā)表了來自德國慕尼黑 Walter Brendel 試驗醫(yī)學(xué)中心團隊研究，他們成功地將基因修飾后的豬心臟移植到狒狒身上，其中最長存活了 6 個月。

這兩個研究用的是 Revivicor 所生產(chǎn)的基因改造豬，后者經(jīng)過多個基因改造后可使得豬器官成為人源化器官，從而避免人體免疫排斥、血液凝塊以及其他免疫攻擊。

國際心肺移植學(xué)會 2000 年提出建議稱，一旦 60％的靈長類動物能夠在接受豬心臟移植后存活 3 個月，至少有 10 只動物在這段時間內(nèi)存活，并且有跡象表明可以延長生存期，就可以考慮進行人體臨床試驗。

豬器官的人體試驗似乎已經(jīng)箭在弦上。阿拉巴馬大學(xué)伯明翰分校器官移植部主任 Devin Eckhoff 說，人們都在躍躍欲試。

可以預(yù)測，有了二師兄和大師兄的犧牲，異種器官移植的“真經(jīng)”快到手了。

視頻 | 體外的心臟需要供應(yīng)血液和氧氣。（來源：麻省理工科技評論）

專訪 | 戴一凡：異種移植很快會上臨床

DeepTech：哈佛大學(xué) George Church 在 2017 年預(yù)測說，他們會在一兩年內(nèi)實現(xiàn)豬器官到人體的移植。最近的報道說，他承認(rèn)錯了。他們轉(zhuǎn)向了做豬器官移植到狒狒的研究，那么 George Church 為什么會犯這個錯誤，此前科學(xué)界都是在盲目樂觀嗎？

戴一凡：他錯的原因，是因為他的研究原來不在異種器官移植領(lǐng)域，對這個領(lǐng)域不夠了解，他不知道開展人體臨床試驗需要達(dá)到美國 FDA 規(guī)定的一些硬性指標(biāo)。

首先我們必須在狒狒的異種器官移植上得到理想的結(jié)果。美國 FDA 要求，在使用臨床能接受的免疫抑制條件下，60%-80% 移植的異種器官在狒狒體內(nèi)有正常功能并存活半年以上，達(dá)到這樣的標(biāo)準(zhǔn)才能開始申報臨床。

申報臨床要達(dá)到的第二個要求是，作為異種器官供體的基因修飾豬必須要在無指定病原體（DPF）的超潔凈的環(huán)境中繁殖兩代以上，要定時檢測 FDA 指定的各類病原體，只有這些指定病原體陰性的豬才能用來做供體。

通常繁殖一代豬需要一年時間，就是說在 DPF 環(huán)境飼養(yǎng)的豬至少一年以上才能用來做供體。當(dāng) George Church 做這些預(yù)測的時候，他既沒有理想的可用于做異種器官供體的豬，也沒有 FDA 規(guī)定的 DPF 設(shè)施。所以他如果知道這些細(xì)節(jié)，他是不會隨隨便便說一兩年就能做，而是會說至少要 4-5 年。

DeepTech：很多研究團隊把希望寄托在非人靈長類身上，如果豬器官移植非人靈長類成功的話，就距離人體臨床更近一步，你認(rèn)為這個階段會持續(xù)多久呢？

戴一凡：過去 10 年中，各類基因修飾豬的非人靈長類的試驗一直在進行，最近的結(jié)果非常不錯。原位異種心臟移植存活接近 200 天，異種腎臟移植也達(dá)到一年以上了，異種胰島移植也在猴體內(nèi)有功能 400 天，理論上已經(jīng)有了適合做臨床試驗的合適的供體豬。目前要做的是建設(shè) DPF 設(shè)施和向 FDA 申報臨床試驗。

國內(nèi)的異種移植進展也很快，我們目前正在進行的科技部重點研發(fā)項目得到的供體豬，已經(jīng)獲得了上述類似的好結(jié)果，馬上就可以做非人靈長類試驗。如果不是 2018 年 8 月非洲豬瘟流行影響了我們克隆豬的進度，我們還可以做得更快。

DeepTech：現(xiàn)在美國 FDA 和中國 SFDA 對異種移植是什么態(tài)度呢？

戴一凡：美國 FDA 應(yīng)該很快就會批準(zhǔn)異種腎臟或心臟上臨床，如果美國已經(jīng)批準(zhǔn)，在中國獲的 SFDA 批準(zhǔn)就容易得多。而和國外比，中國在這方面的研究也就兩三年的差距。

DeepTech：最近的報道提到，狒狒的試驗結(jié)果不是太一致，有的狒狒表現(xiàn)好，有的就死的快，這會影響研究進展嗎？

戴一凡：不同的基因修飾、不同的器官結(jié)果完全不一樣，不同的團隊做移植實驗結(jié)果也完全不一樣。

例如你要做心臟的原位移植，手術(shù)技能就很重要。美國 NIH 一個團隊能夠讓異位異種心臟移植存活 900 多天，但原位心臟移植的存活時間就很短，就是因為原位心臟移植對手術(shù)質(zhì)量、術(shù)后護理的要求非常高。而一個德國團隊用同樣的供體豬取得了原位心臟移植在狒狒體內(nèi)存活近 200 天的結(jié)果，就是因為他們有高超的心臟移植手術(shù)技巧及豐富的術(shù)后護理的經(jīng)驗。

相對于心臟的苛刻條件，腎臟異種移植的要求就不是太高，因此不同實驗室的結(jié)果就比較一致。比較而言，異種胰島移植會更加容易一點，因為它是個細(xì)胞團，沒有像器官移植那樣需要考慮到血管破壞引起排斥反應(yīng)，所以比整個器官移植更容易。

DeepTech：美國 George Church 團隊通過基因編輯去除豬的內(nèi)源性病毒，但脫靶問題會不會造成不利影響？畢竟有的研究同時引入幾十個突變，脫靶概率會上升。

戴一凡：過去 20 多年，異種移植領(lǐng)域已經(jīng)形成共識，豬器官內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒危害不大，因此異種移植領(lǐng)域很少有人去做這個研究了。美國 FDA 也從來沒有規(guī)定必須要把這個內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒去掉才能上臨床。他們只要求所有接受異種器官移植的病人的生物樣本要保存 50 年，這個規(guī)定主要是為了萬一將來發(fā)現(xiàn)一些未知的病原體，可以回過來檢測這些樣品。國際上多個實驗室大量的實驗證明這些病毒在人身上不會引起問題。他們檢查了數(shù)百例接受過豬細(xì)胞和組織的患者，沒有在他們身上找到這些病毒。

不久前 George Church 團隊獲得了敲除這個病毒的豬，但這些豬的克隆效率及脫靶概率需要進一步驗證。

DeepTech：你之前接受采訪時提到，中南大學(xué)湘雅三院的王維教授已經(jīng)做了幾例胰島的移植在病人身上，為什么豬的胰島移植會更快實現(xiàn)？

戴一凡：湘雅三院的王維教授在長沙建設(shè)了小型的超潔凈的豬舍，可惜的是他們并沒有繁育最理想的基因修飾豬作為胰島供體，而是用了野生型的豬。他們沒有在 SFDA 申報臨床試驗，而是申請了衛(wèi)生部三類醫(yī)療技術(shù)的許可，衛(wèi)生部同意他們做 10 例探索性臨床試驗。目前這些試驗應(yīng)該已經(jīng)完成，期待他們能夠發(fā)表相關(guān)的結(jié)果。如果他們的超潔凈的豬舍能夠繁育理想的基因修飾豬，異種胰島移植可以很快上臨床。

（按：據(jù)科技日報 2016 年報道，王維介紹，2013 年團隊獲湖南省衛(wèi)計委批準(zhǔn)，開展「異種胰島移植治療糖尿病小樣本臨床研究」，計劃進行 10 例人體移植研究。2013 年 7 月，團隊完成了首位Ⅰ型糖尿病患者的豬胰島異種移植。在觀察一年，獲有效安全評估后，于去年 4 月、10 月，分別再進行了兩例移植，均取得了良好效果：1 位移植病人胰島素減量 80.5％，血紅蛋白已經(jīng)完全恢復(fù)正常，另 2 位移植病人情況胰島素減量分別達(dá) 57％和 56％，糖化血紅蛋白也有下降。）

DeepTech：今年香港大學(xué)宣布，獲得豬的擴展?jié)撃芨杉?xì)胞（EPSCs），這是不是新的方向？相當(dāng)于培養(yǎng)豬器官而言，干細(xì)胞的移植會不會更快實現(xiàn)？

戴一凡：我認(rèn)為不管哪個領(lǐng)域，只要有好的結(jié)果都可以用于臨床，沒有說哪個技術(shù)一定更好。目前看來利用干細(xì)胞分化成胰島移植比較容易實現(xiàn)，但要培育成一個完整的有功能的器官還是有比較大的困難。

DeepTech：還有一個方向你提到過，利用人的干細(xì)胞在豬上建立人源化的肝臟或肺臟。

戴一凡：幾年以前，我們有點像 George Church 一樣樂觀。因為我們已經(jīng)得到了肺臟和腎臟缺陷的豬，唯一要做的是找到理想的人的干細(xì)胞，讓它們在豬體內(nèi)長出人的肺臟和腎臟。但這幾年反復(fù)的試驗發(fā)現(xiàn)事情遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有我們當(dāng)初想象的那么容易。主要是人的干細(xì)胞和豬胚胎發(fā)育的不匹配，人的細(xì)胞和豬的細(xì)胞之間不能很好的互動，很難存活或發(fā)揮應(yīng)有的功能。所以這還是一個比較復(fù)雜的問題，需要更深入細(xì)致的研究才能克服這些問題。

DeepTech：目前看，豬的器官異種移植，人源化的器官，還有干細(xì)胞，三者中你覺得哪個方向更樂觀？

戴一凡：最理想的當(dāng)然是用病人自己的誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞（iPSC）制備的人源化器官，我們稱為“私人定制”。但這個方向現(xiàn)在還有很多問題沒有解決，那么目前比較現(xiàn)實的就是用基因修飾的豬來做供體。

戴一凡，現(xiàn)任職南京醫(yī)科大學(xué)特聘教授、江蘇省異種移植重點實驗室主任。戴一凡教授主要從事轉(zhuǎn)基因大動物和異種移植方面的研究，建立基因改造的克隆豬作為異種移植的供體，以解決目前器官供體嚴(yán)重不足的現(xiàn)狀。研究成果分別發(fā)表在 Science 及 Nature 系列雜志，先后于 2002 和 2006 年兩次進入美國 Discover 雜志全球前 100 位重大科學(xué)新聞。2002 年獲器官移植領(lǐng)域的 Fujisawa 年輕科學(xué)家獎。

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參考文獻(xiàn)

https://www.technologyreview.com/s/613666/crispr-pig-organs-are-being-implanted-in-monkeys-to-see-if-theyre-safe-for-humans/

來源：MIT科技評論