Nature◉人类可移植器官不足？转基因猪将解决这个问题

Design and testing of a humanized porcine donor for xenotransplantation

▲论文标题&参考译文▼用于异种移植的人源化猪供体的设计与试验【时间】 2023年10月11日在线发表【期刊】 Nature（IF=64.800）【作者】 美国eGenesis的Wenning Qin和Michele E. Youd团队

【研究模型/对象】猪（供体）、食蟹猴（受体，灵长类动物）【核心内容】

2023年10月11日，Nature期刊在线发表了一篇题为“Design and testing of a humanized porcine donor for xenotransplantation”的研究论文，该研究设计和测试一个人性化的猪器官供体，以用于异种移植。研究小组通过对猪基因进行69个编辑，消除糖抗原，过度表达人类转基因，并使猪内源性逆转录病毒失活，成功地创建了一个工程化的猪器官供体。通过体外实验发现，编辑后的肾内皮细胞在减轻炎症方面与人体内皮细胞几乎没有差异，说明这些编辑的细胞获得了高水平的人体免疫相容性。将这些工程化的肾移植到恒河猴模型中后发现，仅具有三个糖抗原缺失的肾的移植存活率较低，而具有糖抗原缺失和人类转基因表达的肾的存活时间显著延长，表明人类转基因在体内具有益处。这些结果表明，在非人灵长类动物中成功进行了肾异种移植的临床前研究，使我们离进行工程化猪肾移植的临床试验更近一步。

研究背景：全球存在器官短缺问题，而异种移植被认为是解决问题的一种潜在方法。但在临床应用之前，需要对人工改造的猪供体器官进行测试以确保其安全性和有效性。然而目前存在几个主要问题，包括供体猪器官尺寸过大、供体器官测试模型不足以匹配人类器官的特征、猪供体器官携带病毒等。

实验设计和结果：

1. 基因编辑：研究团队通过对尤卡坦半岛小型猪进行进行多达69次的基因编辑，成功消除了3种糖类抗原的基因，并灭活了猪内源性逆转录病毒元件，同时插入了7个人类基因。

本研究所用的尤卡坦半岛小型猪

2. 转基因效果：实验结果显示，所有人类基因均在移植后维持表达，并且基因编辑并未损害肾功能。

3. 免疫调节作用：通过观察猪细胞与人或食蟹猴血清共孵育的实验，发现转基因猪细胞表现出更少的补体系统效应分子沉积，并且转基因猪细胞能够抵御血清的细胞毒性，证明转基因人类基因在猪体内可调节免疫活性。

4. 移植效果：将编辑后的猪肾移植到食蟹猴体内，并结合免疫抑制方案，发现3KO.7TG±RI受体的存活时间明显更长，最长达758天，且移植肾对代谢物的过滤足以补偿原肾的缺失。

实验结论分析：

虽然本研究成功地设计和测试了基因编辑的猪供体器官，支持了异种移植的可行性，但仍存在一些挑战。首先，除了消除的3种糖类抗原外，仍然观察到有异种抗原激活受体的免疫反应。因此，未来的研究需要进一步改进基因工程猪模型，以实现免疫耐受特征的提高。

研究意义与启发：

1. 异种移植猪器官的研究为解决全球器官短缺问题提供了新的思路和方法，对于医学领域具有重要意义。

2. 基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）在器官移植领域的应用表明，基因工程对于改造供体器官具有潜力，为研究和治疗带来新的机遇。

3. 免疫调节在异种移植中起着重要作用，通过调节免疫活性可以提高异种移植的成功率。

4. 研究结果提示了进一步改善免疫抑制方案的需求，以增加异种移植的长期存活率和成功率。

总之，该研究的主要贡献在于设计和创造了一个具有人性化改造的猪器官供体，并成功地将其移植到非人灵长类动物（最接近人类的动物模型）中。通过遗传编辑技术，研究团队消除了猪器官上的糖抗原，过度表达了人类转基因，并使猪内源性逆转录病毒失活，从而提高了猪器官与人体的免疫相容性。这些工程化的猪肾在恒河猴模型中的移植展示了良好的生存功能，为为基因编辑的猪供体器官的临床应用奠定了基础，同时提醒我们在异种移植研究中需要继续努力解决免疫问题，以实现器官移植的长期成功。