国内第3例多基因编辑猪肾成功移植人体 供体猪是如何“养成”的？｜科技有狠活

封面新闻记者 谭羽清

1月22日上午10点，一辆专车从四川内江山间驶出，车上两个司机交替驾驶， 在8个小时后就来到了陕西西安，将两位“特殊乘客——基因编辑器官供体猪送到西京医院，为一件“特殊事情”做准备。

3月25日，西京医院泌尿外科团队将一只供体猪的肾脏移植到一位脑死亡受者体内，完成国内第3例基因编辑供体猪肾移植人体的手术，此前该基地的基因编辑供体猪肾脏在海南已先后2次移植到脑死亡受者体内。

中科奥格建在山间的基因编辑猪繁育中心

近日，这颗由中科奥格生物科技有限公司提供的基因编辑猪肾脏已在脑死亡受者体内顺利工作二周。封面新闻记者专访中科奥格创始人、董事长潘登科，了解到，这二周成果的背后是其科研团队近20年的专研攻关，而基因编辑供体猪器官进入临床试验，惠及真正的病人就在不远的将来。

猪器官和人器官体积、组织结构上的相似，为猪至人的异种器官移植提供了可能，但直接将普通猪器官移植至人体内，会出现超急性免疫排斥反应、疾病跨物种感染等问题。因此，供体猪都需要经过特定的基因改造，以确保它们的器官能被人体接纳，并且还需要通过净化预防其中的疾病传给人类。

近日，为西京医院异种器官移植手术提供肾脏的，就是一头改造了5个基因的供体猪。它被敲除了3个会引起超急性和急性排斥反应的基因，转入了1个人补体调节蛋白基因及1个人凝血调节蛋白基因。

潘登科团队培育的基因编辑供体猪

而这只供体猪的“前辈”，要追溯到2005年。由于对猪基因的编辑或改造通常通过体细胞克隆猪来完成，当时潘登科团队成功培育出中国首例体细胞克隆猪，终于正式拉开了培育基因编辑器官供体猪的序幕。

2010年，潘登科团队完成了对供体猪上一个最主要抗原基因的敲除，利用传统同源重组技术成功培育出中国首例敲除超急性排斥抗原的GTKO猪， 2012年又利用基因编辑技术克隆了大批不同血缘的GTKO猪，为繁育建立种群奠定了基础。同年，他们也为GTKO猪转入了第一个人补体调节蛋白基因CD46。

随后，了解到国外在做猪-猴异种器官移植实验时出现了血栓问题，他们便又就多种有助于抗凝血的基因进行研究筛选，在2014年为GTKO/hCD46供体猪转入了1个人凝血调节蛋白基因hTBM。在发现转入的第一个人补体调节蛋白基因不易表达后，团队变换思路，在2016年又为供体猪转入了人类基因hCD55，终于得到了较好的结果。

潘登科团队培育的基因编辑供体猪

2020年、2022年，潘登科团队又在内江相继建成国内首家医用基因编辑供体猪繁育基地、DPF(Designated Pathogen Free)医用供体猪培育中心，为基因编辑供体猪的种群繁育和临床级生物安全的供体猪提供硬件保障。

DPF(Designated Pathogen Free)医用供体猪培育中心里用于转移小猪的无菌通道

这些设施都围绕“洁净”这一要求进行了专业设计，以防止生活在其中的供体猪们被外界细菌、病毒污染，比如，在相当于医院手术室超洁净级别的DPF建筑入口处设置了淋浴房，需要进入设施的工作人员只有在隔离数日并沐浴后才能接触到内部的小猪；在用于母猪分娩的手术间，墙被开了一个圆洞，一条大塑料管道从中伸出，连接着隔壁“育儿房”的无菌培养箱，这样小猪出生后就能在最短的时间和距离里进入洁净的生长环境。

回望这20年间，潘登科团队通过不懈深入研究，吸取世界各地同行的经验，采用基因编辑技术，成功不断推进供体猪基因的“迭代更新”，并实现了供体猪能对所需基因进行良好的表达。当下在中科奥格基因编辑猪繁育中心里，遗传稳定的供体猪已有10余种，数量接近500头，敲除3个主要抗原和转入人的免疫调节基因的供体“5基因编辑”或“6基因编辑”猪已在人体临床研究显示出有效，避免了超急性排斥和早期急性排斥反应。

“我们在2022和2023年，先后做了两批猪-猴的各种器官移植试验。用的是改造了5个基因或6个基因编辑的猪。这些猪都被敲除了三个会引起超急性和急性排斥反应的抗原基因，同时加入了一个抗凝血基因以及一个或两个人补体调节蛋白基因。这样的组合我们已经在猴上做了很多实验，显示了很好的克服排斥反应的效果。”

据潘登科介绍，随着基因编辑供体猪相关研究的推进，他们团队已经联合西京医院、海南医学院第二附属医院、华中科技大学附属同济医院、南京医科大学附属苏州医院等医疗机构，完成了50多例猪到猴的肝脏、肾脏、心脏等临床前试验，最终依托着这些试验积累下的经验，将异种器官移植推进到了近年的亚临床研究阶段，让基因编辑供体猪到人类脑死亡受体的异种器官移植的临床研究手术得以开展。

经过基因编辑后的猪肾（图片源自中国科学报微信公众号）

近期西京医院开展的猪-人异种肾移植手术已是潘登科团队基因编辑供体猪参与的第三次此类手术。早前，潘登科团队已和海南医学院第二附属医院、华中科技大学附属同济医院器官移植研究所合作，分别于2022年底和2023年中完成了二例基因编辑供体猪到脑死亡遗体的肾移植亚临床研究，观察期长达12天。

猪-脑死亡人体肾脏移植临床研究验证了基因编辑供体猪的良好质量，起到承前启后的作用，“通过这几例手术，我们可以进一步深入探索异种器官移植手术中的排斥反应、病原微生物、基因编辑猪培育等情况。”潘登科说道。

相较世界上一些其他国家，我国基因编辑供体猪器官异种移植的研究起步较晚，但潘登科指出，我国当下的相关研究和设施的发展已经能够跟上国际最先进的步伐，该类手术的临床进程亦在加速。

“早年做猪-猴异种器官移植试验时，我们用的是敲除1个抗原基因、转入1个补体调节因子和1个抗凝血基因的猪。但猪器官用在人身上，则需要敲除三个抗原基因，再加上抗凝血基因、人补体调节蛋白基因。经过多年的发展，我们已经能够做到了，效果良好。”潘登科说道。

不过，潘登科也坦言，猪到猴的受体免疫方案也是影响异种器官移植临床前试验受体存活时长的关键因素，在这个方面，我国和国外最先进的研究尚存在一定差距，主要是我国缺少针对性的免疫抑制剂如抗 CD40 抗体。

在未来潘登科团队将继续为提供更优质的基因编辑供体猪而努力，“我们已经做了10余种基因改造，并逐一完成了表达策略和效果验证。接下来，我们一方面会通过配种繁育进行多基因复合，另一方面会在六基因编辑供体猪基础上添加几个保护性基因。”

当下，器官短缺是移植领域面临的全球性难题。据世界卫生组织（WHO）的数据，每年全球只有不到10%的器官移植需求能得到满足。例如，肾脏移植是目前治愈终末期肾病的唯一手段，我国终末期肾病患者超过百万，但每年开展的同种异体肾移植手术仅1万余例。随着基因编辑技术和免疫学的深入发展，异种移植研究或有望成为解决器官短缺的新途径。

那么，我国基因编辑供体猪器官离真正惠及患者还有多远？潘登科预测，未来两至三年，也许更快，为无法等到器官移植的病危患者进行的异种器官移植的手术可能会开展，“开始不会大规模的应用，只有严格符合要求的患者，才能成为首批基因编辑猪器官惠及的患者。”