第⼀例和第⼆例接受猪⼼脏移植⼿术的患者都在术后不久就逝世了,这是⼀个让⼈沮丧的消息。但必须看到,猪⼼脏移植是⼀种⾼度试验性质的⼿术,两位患者在没有其他更好医疗⽅案的前提下,勇敢地选择了这项前沿探索性⼿术,也⽤⾃⼰的案例,为拯救终末期⼼脏病患者的征程增添了⽕种。
10⽉30⽇,58岁的福赛特 (Lawrence Faucette) 不幸逝世,他是⼈类第⼆例接受猪⼼脏移植⼿术的患者。此前,他是⼀名⼼脏病晚期患者,出现⼼⼒衰竭症状后住院,因伴有严重并发症,不适合接受传统的⼼脏移植⼿术。因此,美国⻢⾥兰⼤学医学中⼼在9⽉20⽇,对其进⾏了转基因猪⼼脏的移植⼿术。术后第⼀个⽉,这颗移植⼼脏在福赛特体内功能正常,但近⽇出现排斥迹象,直⾄悲剧发⽣。
去年1⽉,全球⾸例转基因猪⼼脏移植⼿术同样由⻢⾥兰⼤学医学中⼼完成,患者术后存活了⼤约两个⽉。两例⼿术的最终结果都不好,那么将猪⼼移植给⼈类,是救命还是冒险?这项⼿术还⾯临哪些难题?它会是⼈类⼼脏移植的最终解决⽅案吗?同种⼼脏移植,⾯临棘⼿的瓶颈让我们从器官移植技术的发轫说起。
器官移植的科学逻辑简单明了。如果将⼈体类⽐为⼀辆汽⻋,当发⽣零件损坏时,根本的解决之道就是替换,⽽解决器官受损的⽅法则是移植。⼈类更换患病或受损身体器官的想法由来已久,并有众多先驱进⾏了⼤胆的尝试。公元前600年,⼈们就设想使⽤⾃体⽪瓣替换缺失的⿐⼦,16世纪整形外科医⽣实现了这⼀想法。⽪肤移植则是另⼀个成功事例。
然⽽,早期成功移植主要在体表,体内器官移植虽有⼀些成功报道,但真假难辨,考虑到受当时技术所限,⼀些所谓“成功”的报道⼤多存疑,夸⼤成分居多。19世纪末,随着麻醉、⽆菌术、输⾎等技术的出现,外科发展进⼊快⻋道,显微外科的发展进⼀步为器官移植扫清了操作障碍,因此真正意义上的器官移植研究正式开启。但遗憾的是,应⽤⽅⾯迟迟未曾取得突破。
1954年12⽉23⽇,⼈类历史上第⼀例肾移植⼿术由默⾥ (Joseph Edward Murray) 成功完成,供体和受体为同卵双胞胎兄弟。接受移植的弟弟术后存活8年,最终死于⼼⼒衰竭⽽⾮肾功能问题。这次成功使众多研究⼈员重拾信⼼,再次看到胜利曙光。后来,随着对免疫排斥机制的理解和认识,以及免疫抑制剂的使⽤,使得器官移植效果愈加理想,包括肾脏、肺、肝和⼼脏等在内的多种器官先后移植成功。
默⾥也因此分享了1990年诺⻉尔⽣理学或医学奖。其他器官移植上的成功案例,激励了先⾏者在⼼脏上动⼑的雄⼼。
众所周知,⼼脏是⼈体最重要的器官之⼀,其功能异常对健康有极⼤影响。⼼⼒衰竭就是⼀种常⻅⼼脏病,由于⼼脏功能受损⽽⽆法将⾎液有效泵送到全身。2022年,⼼⼒衰竭患者约有6400万例。对⼤多数患者⽽⾔,可以通过药物进⾏有效控制,但仍有5%-10%会进展到终末期,此时唯⼀的治疗⽅案就是⼼脏移植。
南⾮⼼脏外科医⽣巴纳德(Christiaan Barnard)就是那个创造纪录的⼈。他在1967年12⽉3⽇,为⼀名54岁男性瓦什坎斯基(Louis Washkansky)实施了⼈类第⼀次同种⼼脏移植。捐赠者是⼀位因交通事故致脑死亡的年轻⼥性达沃尔 (Denise Darvall),整个⼿术持续了5个⼩时。术后,瓦什坎斯基苏醒并幸运地存活下来,遗憾的是,他18天后死于肺炎。
但这依然是⼀次影响深远的成功,它为众多临床医⽣带来巨⼤的信⼼,也推动该领域快速发展。
1968年1⽉2⽇,巴纳德完成第⼆次⼼脏同种移植⼿术,患者术后存活19个⽉。1967年12⽉⾄1974年11⽉间,巴纳德共实施10次同种⼼脏移植,术后有4名患者⽣存期超过18个⽉,其中两名更是分别超过13年和24年。1968年,世界各地的医⽣进⾏了⼤约100例⼼脏移植⼿术,然⽽只有三分之⼀患者术后寿命超过三个⽉,因此导致许多医疗中⼼停⽌⼼脏移植⼿术。
随着新型免疫抑制剂药物的开发和在器官移植领域的推⼴应⽤,⼼脏移植效果逐渐提⾼,接受移植的患者术后⽣存期⼤幅延⻓,从⽽使⼼脏移植需求显著增加,供体⼼脏短缺成为临床限制的主要瓶颈。⼀⽅⾯,⼀个⼈只有⼀个⼼脏,所以供体只能是脑死亡个体;另⼀⽅⾯,并⾮所有⼈都同意捐献。
⼈类⼼脏供应短缺使研究⼈员将⽬光转向供应相对充裕的其他物种。
异种⼼脏移植尝试,逐渐锁定猪⼼实际上,异种⼼脏移植的完成早于同种⼼脏移植(主要还是器官短缺的缘故),⼤家⾸先将⽬光转向同属灵⻓类的其他物种。1964年1⽉23⽇,外科医⽣哈迪(James Hardy)在密⻄⻄⽐⼤学医学中⼼完成⾸次异种⼼脏移植,将猩猩⼼脏移植到⼀位即将死亡的患者拉什(Boyd Rush)体内,但这颗⼼脏仅在患者胸部跳动1个多⼩时,患者在尚未恢复意识前不幸死亡。
这次失败引发公众的不满,也阻碍哈迪团队进⼀步尝试的动⼒。
1983年,外科医⽣⻉利(Leonard Bailey)再⼀次实施了异种移植,他将狒狒⼼脏移植到⼀位⼥婴体内,⼿术过程很成功,但由于强烈的排斥反应,患者于20天后死亡。采⽤⾮⼈灵⻓类动物作为供体,除了上述不成功案例外,还存在诸多缺陷。
⾸先是价格因素,由于数量少,繁殖⼒低,即使最终成功也会成为天价;其次是伦理因素,这些灵⻓类智⼒上相对较⾼,杀死它们获取⼼脏显得过于残忍;最后是安全因素,由于它们和⼈类亲缘关系较近,病毒容易跨越物种界限⽽致病。
在综合考量的基础上,研究⼈员⼜把⽬光投向了猪。这是因为猪在上述三个⽅⾯都拥有天然的优势,此外猪的器官⼤⼩和结构与⼈类也较为相似,从⽽当仁不让地成为最佳候选对象。
但猪的劣势也相当明显,那就是与⼈类亲缘关系较远,因此免疫排斥反应更⼤。为尽快使猪达到临床移植要求,20世纪80年代末期,科学家开始探索移植排斥的机制和解决之策。将猪⼼脏移植到⾮⼈灵⻓类动物后,会出现超急性排斥反应导致失败。后续发现这是源于猪特有的⼀种基因所致。故此,采⽤基因敲除⽅法将该基因破坏后,可使超急性排斥反应极⼤降低,从⽽使猪的⼼脏在狒狒体内存活2-6个⽉,这⼀改进迈出⾛向成功的第⼀步。
2012年,⾼效基因编辑技术的出现为猪的改造迎来新契机。它可以同时破坏影响免疫排斥的多个基因,进⼀步增加移植成功率。此外,采⽤基因编辑技术还将猪内源性逆转录病毒(PERV)完美敲除,从⽽极⼤消除疾病传播和基因组整合的⻛险,增加安全性。
经过⼏⼗年发展,猪-⾮⼈类灵⻓类⼼脏移植研究取得⼀系列重⼤进展,可归纳为:第⼀,理解移植后⼼脏变化的病理过程并制定出改进⽅法;第⼆,对猪的基因改造以尽可能降低免疫排斥;第三,低毒⾼效免疫抑制剂的应⽤进⼀步降低排斥⼒;最后,移植过程的细化以提升⼿术精确度。
经过改进,猪⼼脏移植到狒狒体内通常存活6到9个⽉,甚⾄更⻓,为实际临床应⽤提供了坚实的数据⽀持。猪⼼脏移植临床应⽤,开启漫漫探索路2022年1⽉7⽇,美国⻢⾥兰⼤学医学中⼼为⼀位57岁的⼼⼒衰竭患者⻉内特(David Bennett)进⾏了⼈类第⼀例猪⼼脏移植。整个⼿术较为成功,最初猪的⼼脏可在体内正常发挥作⽤,患者整体状况也较为理想,⼀切都在朝好的⽅向发展。
然⽽随着时间的推移,各种问题开始出现,如嗜睡、低⾎压、肺部感染等,最终⻉内特于3⽉9⽇辞世,整个过程持续了2个多⽉。2023年9⽉20⽇,⻢⾥兰⼤学医学中⼼为58岁的⼼⼒衰竭患者福赛特执⾏了全球第⼆例猪⼼脏移植。最初整体状况也⽐较良好,⼼脏功能基本正常,免疫排斥和感染都在可控范围内。然⽽,遗憾的是后续进展再次折戟,患者最终于10⽉30⽇去世,整个过程仅6周,没有超过第⼀例患者存活的时⻓。
两例猪-⼈⼼脏移植⼿术的实施,初步说明该⽅案的可⾏性,⾄少初期⼼脏功能得以维持;但同时也表明复杂性和不可控性,既没有达到动物试验的时⻓,也对移植后患者病情发展缺乏预⻅性,尚需要进⼀步研究。效果未达预期可能是多⽅⾯原因,既与技术本身相关,也与个体差异密不可分,整体可归纳为以下⼏个⽅⾯。
⾸先是适配性。尽管⼈和猪的⼼脏在形态和解剖学等⽅⾯存在相似性,但毕竟⼈猪有别(远⼤于⼈与⼈的差距),因此猪⼼脏移植⼊⼈体后,其运⾏必然存在步调不⼀致的问题,就像机器零件,标准不同的零件组装在⼀起,时间久了容易磨损,出现众多问题。
其次是免疫排斥。尽管经过遗传改造,可以最⼤限度地减少⼈体免疫系统对猪⼼脏的排斥,但毕竟进化关系差距巨⼤,⼈和⼈配型不成功还会导致较⼤排斥,何况猪和⼈之间如此巨⼤的差距。即使有免疫抑制剂的应⽤,但过于强⼤的排斥⼒最终也会导致药物失效。
最后是感染问题。为降低免疫排斥⽽应⽤免疫抑制剂,这⼀操作会削弱⼈体对外来病原体的防御能⼒,从⽽增加感染的⻛险。所以,需要在免疫抑制剂应⽤和感染之间达成⼀个平衡,⽽这也是⼀个巨⼤挑战。
从器官移植发展史来看,异种移植绝⾮终极⼤招,⽽为权宜之计,主要为了解决⽬前的需求和供给之间严重的不平衡,从这个⻆度来看,猪-⼈⼼脏移植需要深⼊开展下去,既需基础研究上的突破,⼜需临床操作过程的完善,以最⼤程度保障器官正常功能同时延⻓患者⽣存期,从⽽成为同种器官移植的重要补充。
应当看到,解决终末期⼼脏病患者的根本⽅式仍是器官移植,供体短缺是主要⽭盾。在改进猪-⼈⼼脏移植⽅案同时,也需拓展思维,积极探索其他解决之法,包括体外组织⼯程(如类器官)、体内嵌合体(如利⽤动物体内原位培养⼈器官)等多种策略,切实缓解当前⼼脏移植⾯临的瓶颈,提供尽可能多安全且⾼质量的⼼脏供体。