窦科峰

■窦科峰

近年来，异种移植取得了多方面的显著进展。现阶段，异种移植走向临床主要面临着免疫学和生理学挑战，此外，生物安全问题需要特别重视。

免疫学挑战

在异种移植免疫学中，有两种类型的免疫反应：体液免疫反应和细胞免疫反应。体液免疫反应主要由抗体介导，这类抗体分为预存抗体和诱生抗体。细胞免疫反应主要由免疫细胞介导，这类细胞分为固有免疫细胞和适应性免疫细胞。

体液性免疫排斥一直被认为是影响异种移植器官长期存活的主要障碍，迄今为止，在猪到NHP移植模型中仍未被完全克服。猪细胞表面三种糖分子，即αGal抗原、Neu5GC抗原和Sda是体液性免疫排斥的主要靶标。CRISPR/Cas9基因编辑技术的出现，使得同时敲除上述糖分子成为可能，由此得以培育出三基因敲除（TKO）猪。

然而，不同的研究表明人类可能对TKO猪有预存抗体，这些抗体可能与HLA-Ⅰ类分子上的同源表位发生交叉反应，从而部分识别猪的组织相容性抗原（SLA）。研究证实主要针对HLA位点-A的抗HLA抗体可能识别猪SLA抗原。同时有研究表明，在等待肾移植的患者中有高达27%的人有抗SLA-Ⅰ抗体（IgM或IgG）。同样，抗HLA-Ⅱ类抗体可能识别SLA-DR和DQ抗原。此外，即使在HLA非致敏患者中也能检测到少部分人群有抗SLA抗体。

尽管如此，猪至NHP器官移植后，受体存活超过6个月的案例仍有报道。这些成功案例说明，早期抗体介导的排斥反应是可以预防的。

异种器官移植也会引发细胞介导的排斥反应，这是由于种间受体不兼容，导致调节固有性和适应性免疫反应的细胞活性信号失调。

此外，单核细胞和巨噬细胞通过其吞噬活性，也在异种移植物排斥中起到关键作用。由于人巨噬细胞抑制性受体SIRP-α与猪细胞上CD47之间不兼容，其吞噬活性无法被有效抑制，因此目前认为在猪细胞上表达人CD47对于异种移植物的长期存活非常重要。对于固有免疫细胞引发的持续性炎症反应，可以通过在猪细胞上表达人HO-1和A20来得到一定程度的控制。此外，术后早期使用抗炎药物，如抗IL-6或抗TNF-α，可能对控制炎症反应、T细胞活化和抗体的产生均有效果。

生理学挑战

大量的猪到NHP移植实验表明，猪器官与人器官在生理方面是相似的，移植后能满足受体的生理和功能需求，但也揭示出许多生理性差异。其中包括：凝血级联的改变，主要与以下因素有关：（1）内皮细胞激活；（2）受体血小板上组织因子表达增加；（3）参与调节凝血级联的供体和受体因子之间的分子不兼容性。

特别是猪的组织因子途径抑制物（TFPI）不能有效地阻断凝血因子Xa，猪的血栓调节蛋白不能激活抗凝血蛋白C，猪的von Willebrand因子在灵长类动物中引起过多的血小板聚集。这些凝血级联的失调可能导致受体出现血栓性微血管病和消耗性凝血，通常与出血障碍相关，并且在许多情况下与抗体介导的免疫反应相关联。

研究表明，在猪细胞上表达人血栓调节蛋白和内皮细胞蛋白受体C（EPCR）可以减少消耗性凝血和血栓性微血管病的形成。与人肾相比，猪肾具有相同的解剖组织，但长袢肾单位的比例较低，导致尿液浓缩能力降低。然而，临床前研究表明，猪肾能够维持几乎所有电解质在生理正常范围内，并长时间保持功能。

严格控制血压将是避免早期心力衰竭的必要条件。此外，使用雷帕霉素、抗高血压治疗和逐渐减少类固醇治疗可能有助于减少心脏过度生长。猪心与人心在其他参数，如收缩期输出、心输出量、平均血压、心率和心肌血流方面是相似的。然而，在两个物种之间，房室结的形态学差异，以及随之而来的心肌细胞动作电位差异，可能导致心律失常的风险增加。

生物安全挑战

异种移植的感染风险主要是指猪源性的病原体引起的跨物种感染。主要包括：（1）在无症状受体细胞内潜伏的病原体，如猪巨细胞病毒（pCMV）、猪淋巴性疱疹病毒（PHLV）、戊型肝炎病毒（HEV）和内源性猪逆转录病毒（PERV）；（2）可能未被识别的微生物，这要求持续的移植后监测。pCMV和PHLV是两种具有感染人类细胞能力的疱疹病毒。pCMV感染可能导致移植器官内皮细胞激活和系统性凝血病，从而导致异种移植排斥，而PHLV可导致淋巴瘤。

与人类器官捐赠相比，在异种移植前对供体猪进行彻底筛查，理论上可以降低跨物种感染的风险。此外，应用CRISPR/Cas9基因组编辑技术，可以培育出PERV序列已被灭活的猪种或者直接使用PERV-C阴性的猪作为供体。为了降低感染风险，需要对在生物安全设施中饲养的供体猪进行彻底的微生物学监测，排除一系列潜在的人类和猪源病原体，使供体猪符合“无指定病原体（DPF）”的医用级标准。

此外，异种移植的安全措施必须包括对异种移植受体及其密切接触者进行严格且终身的监测，收集样本并存储以供未来调查。同时，开发高灵敏度的血清学和定量PCR测试手段，以评估人类细胞中可能存在的猪病毒。

（作者系中国科学院院士，空军军医大学第一附属医院肝胆外科教授。原文刊发于《中华普通外科杂志》2025年第40卷第1期,第18~22页,本文略有删改）