纽约大学朗格尼医疗中心的医生表示,两项新研究表明,他们已显著接近使其他物种的肾脏移植成为近期可行的现实选择。
多年来,科学家们一直在寻找人体移植的替代方案,因为捐赠供应无法跟上需求,尤其是肾脏方面。
根据管理国家器官捐赠系统的非营利组织UNOS的数据,美国有超过9万人在等待肾脏移植,平均每天约有11人因此死亡。但随着人口老龄化以及糖尿病、高血压和肥胖等疾病的发生率上升,需求只会增长。
透析可以维持终末期肾病患者的生命,但这个过程对身体伤害很大,平均只能维持约五年。
在寻找替代方案的过程中,科学家们开始转向被称为异种器官移植的跨物种器官移植。
他们必须克服的最大障碍之一是身体对器官移植的排斥倾向。本周四发表在《自然》杂志上的新研究提供了更多关于如何防止身体排斥猪肾脏的信息,研究人员表示,他们认为在理解免疫系统如何处理这类移植方面已经取得了突破。
排斥问题
人类免疫系统保护身体免受真菌或细菌等威胁,但有时可能会过度保护。
免疫系统无法区分进入身体的有害外来物体(如病毒)和有益的外来物体(如捐赠器官)。当任何一种物体被引入时,免疫系统都会进入全面保护模式,发送抗体攻击它识别为问题的任何东西。这些抗体可能会损害捐赠器官,最终导致移植失败。
即使在人与人之间的移植中,排斥也是一个重大问题。受体必须终生服用强效抗排斥药物来抑制免疫系统。当捐赠者是猪时,科学家还会对器官进行基因改造,使其更适合人体。
新研究旨在尽可能仔细地观察人体如何排斥猪器官。
纽约大学的医生将来自基因改造猪的器官移植到一名脑死亡患者身上:57岁的莫里斯·米勒,他于2023年7月因脑部肿瘤死亡。
医生表示,米勒一直想捐献器官,但因患有癌症而无法做到。于是,他们询问米勒的家人是否愿意将他的整个身体捐献给研究。
研究人员表示,将器官移植到脑死亡患者身上,可以让他们以在活体受体甚至非人灵长类动物身上过于侵入性的方式测试组织样本和血液,研究合著者、纽约大学朗格尼移植研究所所长罗伯特·蒙哥马利博士说。
蒙哥马利谈到米勒时表示:"这位死者可能是历史上被研究最深入的人类。"
医生移除了米勒自己的肾脏,并移植了来自生物科技公司Revivicor专门培育的基因改造猪的肾脏。米勒的身体在重症监护室的呼吸机上维持了两个月。在此期间,医生定期对肾脏进行活检,监测他的血液并测试其他组织样本。
米勒的身体曾两次试图排斥猪肾脏,但蒙哥马利表示,在异种器官移植历史上首次,他们使用现有的排斥药物获得了成功,器官继续发挥功能。他们在第61天停止了实验。
蒙哥马利解释说,这项工作将帮助医生更好地了解哪些免疫抑制药物对接受猪器官的其他人最有效。
蒙哥马利说:"这也将在我们目前正在进行的临床试验中给我们带来前进的信心,知道当你把猪肾脏放入人体时,从生理学角度来看,它只是做它该做的事。肾脏能够完成人类肾脏能做的大部分事情,而它不能做的,要么我们有冗余机制不需要它,要么我们需要补充一些药物。除此之外,我们已经准备就绪。"
他表示,这项新研究"使我们可衡量地更接近安全的猪到人器官移植。"
创建详细图谱
在米勒身体开始排斥器官的过程中,医生能够创建一个详细图谱,精确显示他的免疫系统如何对猪器官作出反应,并识别身体用于排斥的途径。他们还能够绘制出与这些途径相关的基因组,映射了5,100个表达的猪和人类基因,并精确定位身体中的每一个免疫细胞,以在这个独特细致的层面上追踪免疫行为。
"我们真的能够几乎每天分析发生了什么,"研究合著者、纽约大学格罗斯曼医学院和纽约大学朗格尼移植研究所外科系教员布兰丹·基廷博士说。
他们还可以看到对猪器官的免疫反应与对移植的人类器官的反应之间的差异。
研究人员表示,他们发现了血液中的生物标志物,最终可能用于在造成损害之前更早地检测器官排斥。
尽管这项研究是重大进展,但蒙哥马利表示,它只涉及一个人,因此需要在其他人身上复制这些发现,以查看反应是否一致。他说,研究人员刚刚获得资金,将在另外20名患者身上测试免疫抑制技术。
"我们在这方面越来越熟练"
仅在过去一年中,科学家们在理解猪肾脏移植工作原理方面取得了巨大进展。
最显著的成功涉及新罕布什尔州的蒂姆·安德鲁斯,他是美国第四位从基因改造猪获得肾脏的活人。
当安德鲁斯的猪肾脏持续工作271天时,他创造了记录。医生在10月底不得不移除该器官,因为他们注意到功能下降。但在那之前,移植工作得如此之好,以至于安德鲁斯能够进行长距离散步,甚至在波士顿红袜队比赛中投出第一球。
加州大学旧金山分校肾脏和胰腺移植项目联合主任明妮·萨尔瓦尔博士表示,新研究中发现的这类研究对这一领域很重要。
"61天稳定的肾功能是新颖的概念验证,我认为它证实了基因工程猪肾脏可以在人类循环中维持生理功能,"没有参与这项新研究的萨尔瓦尔说,"作为第一步,概念验证显然非常重要,因为它弥合了我们之前在短寿命临床前模型上的工作与真正临床可行性的差距,尽管显然不是长期的。但61天比几小时或几天要好。"
专注于免疫抑制药物设计的治疗创新的萨尔瓦尔表示,新研究还证明排斥是可以治疗的。
"这部分并不具有突破性,但我认为看到我们目前的治疗方法在这种模型中有效是非常令人安心的,我们本来预期它们会有效,但确认这一点很好,"她说。
萨尔瓦尔表示,绘制免疫反应可能为研究人员提供其他"可药物干预的分子检查点",以便为移植受体开发更好的免疫抑制选择。
蒙哥马利认为,他的实验也可以给人们希望,异种器官移植有一天会成为更可行的选择。
"我们在这方面越来越熟练,我认为这就是我想传达的信息,"蒙哥马利说。"会有起起落落。值得做的事情都免不了有一些复杂情况。"
但他补充说,"所有这些问题都是可以解决的。"
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