异种器官移植面面观

叶　曦

每天都有很多需要进行器官移植的患者在等待手术，其中一些人遗憾地离开了这个世界。而今天科学家正在加紧进行的异种器官移植研究无疑给这些患者带来了福音。也许过不了多久，把动物的器官移植给人将成为现实。

你听说过异种器官移植吗?所谓异种器官移植，就是把其他动物(比如猪)的器官移植到人体内，替换已经丧失原有功能的人体器官。这听起来令人匪夷所思，但是科学家认为，在可以预见的将来，也许就3到5年，这种医学新技术将变成现实。届时，从晚期肾病、肝病、心脏病到多发性硬化、中风、糖尿病的许多种疾病患者，都将因异种器官移植技术而大大延长寿命。要知道，这些患者都需要更换相应的器官，但仅仅因为没有器官可移植，其中一些人令人万分遗憾地过早去世。据统计，仅在美国，每天就有15名患者因等不到可以移植给他们的人体器官而死亡。

迄今为止，技术相对简单、风险相对较小的异种器官移植，是把猪的器官移植给人。

猪的胰岛素用于治疗人类的糖尿病始于20世纪30年代。猪的心血管用于人体已有数十年时间。1992年，一只猪的心脏被移植给一名心脏病患者(尽管术后病人仅存活了不到24小时，原因可能是这只猪的心脏不够大，不足以支撑患者的循环系统)。

在科学家的最新设想中，进行异体移植的猪器官是在一种可以称作“器官工厂”的未来工厂中生产的。

未来的“器官工厂”

要把猪的器官移植给人体，首先必须为未来的器官工厂培养无菌的猪，目的是让那些将要移植给人体的猪肾、猪心等猪的器官丝毫不受外界病毒和细菌的感染。科学家已经在这方面进行了多次实验。其中一个典型的实验是：在无菌舱中对一头完全健康的怀孕母猪实施剖腹产，手术台旁边是一台心脏复苏机；母猪产下8只猪仔，必须确保这些猪仔自出生起就一直呼吸完全未被污染的空气。在实验中，猪仔一出生，科学家就将它投入碘酊溶液中。同其他刚出生的动物一样，新生猪仔的头部一接触水面就会屏住呼吸，这样它就能不受感染地从手术台安全进人心脏复苏机了。

和一般的猪根本不同的是。这头母猪和它的猪仔是“跨基因”的，也就是说它们身上都携带着一个人类基因，科学家希望以此确保被移植给人体的猪器官不会被人体排斥。由这个例子可以看出，这些猪仔是一个个备用的“器官库”。猪仔在人的控制下长大，其某个器官(比如肝或肾)按照特定的需要进行培植，从而为特定的患者(比如肾病或肝病患者)提供相应的新器官。我们可以想像一下未来的器官工厂，它由一系列的消毒舱组成，像流水线似地随时提供可移植给人体的无菌器官。

至于器官工厂里的猪仔，它们将从一个消毒舱转移至另一个消毒舱，直到医生准备好摘取它们的器官移植给人体。猪仔们所呆的第一个消毒舱是“育婴隔离舱”。在这个舱中，猪仔们可以选择不同的温度区自由活动，并且每只猪仔都能看到和接触到自己的“兄弟姐妹”。但是，它们在出生后就与“妈妈”彻底隔绝。不过，科学家会为它们提供合适的玩具，为它们创造良好的环境，尽可能让它们像有妈的猪仔一样成长。

目前，这种器官工厂的雏形已经在加拿大出现。厂里的消毒舱是如此的清洁无菌，所以必须给猪仔们喂食经过特殊发酵的乳酪，以便让一些有益的细菌进入猪仔们的肠胃。另外，猪仔们生活的方方面面都随时受到严密的监控。在“育婴隔离舱”中呆上14天以后，猪仔们被转移至另一个设备更加复杂的消毒舱，这里是它们永远的家，直到它们的器官被摘取。

在走上手术台之前，每只猪仔要在器官工厂里呆上半年多，这时它们的器官的大小才能符合人体需要。在猪仔们为了人类的健康而奉献自己的生命之前，科学家会尽量让它们过得舒舒服服。在此过程中，这些猪看上去自然是心满意足，也乐于与人相伴。不过，现在已经有动物权利保护组织表示，坚决反对建立这样的器官工厂。这些组织指出，猪是一种很聪明的动物，其智力和狗不相上下，既然我们爱护狗，为什么不能像爱护狗一样地爱护猪呢?

惊人的跨种实验

其实，猪并非是第一种被考虑提供器官给人类的动物，一些灵长类(人类最近的近亲)的器官也曾经被认为不会被人体排斥而进行异体移值。1984年，一条科技新闻轰动世界：一个名叫费伊的女婴体内被移植进了一只狒狒的心脏。费伊出生时就患有致命的心脏疾患，为了拯救她的性命，在缺乏婴儿器官源的情况下，医生决定将一头年轻狒狒的心脏移植给她。医生的这一大胆决定并非毫无道理，因为费伊是新生儿，其免疫系统尚未形成，所以应该不存在排异问题。然而，移植之后才过了20天，尽管医生对费伊使用了各种抗排异药物，她还是出现了排斥现象，最终死亡。不过，费伊死前还出现了肾功能衰竭，这也是导致她死亡的原因之一。所以，当时一些专家认为，不能因费伊的死亡而全盘否定异种器官移植。

8年之后，即1992年，美国匹兹堡的医生又决定为两名生命垂危的乙肝患者移植狒狒的肝脏。当时之所以未给这两名患者移植人体肝脏，是因为当时认为乙肝病毒会破坏新的肝脏，从而浪费宝贵的人体器官源，而狒狒的肝脏对乙肝病毒具有天生的免疫力。在长达11小时的手术后，狒狒的肝脏被植入第一名患者体内。尽管医生们对这次异种移植抱以很大的希望，但这名患者在活了70天之后，最终还是死于排斥以及狒狒肝脏的功能不足。

第二名患者接受了同样的手术，最终也因相同的原因死亡。至此，异种移植研究遭遇重大挫折，原来信心十足的匹兹堡医生开始反省自己的冒险。

不过，专家们并未因挫折而放弃异种移植的研究，他们现在相信，猪将成为可靠的异种移植器官源。在一些实验中，猪的细胞已经被移植入人体内。比如，为了修复中风患者的大脑，科学家已经尝试过将猪的细胞引入患者的大脑。中风是一种难治的严重疾病，患者常常会瘫痪。

为了用猪细胞给人治病，科学家首先用便携式超声波扫描仪检查母猪体内的胚胎发育情况，胚胎干细胞将被用于治疗人类病患。异种移植手术非常复杂，一次手术往往需要20名以上的医护人员参与。以干细胞移植治疗中风为例，在手术前24小时，杀死母猪并提取胚胎干细胞。这种母猪通过人工授精而怀孕。进行异体移植，医生首先是小心翼翼地切下猪的有关大脑组织，然后释放其中的干细胞(请参阅“什么是干细胞”)。接着，将包含大约8000万个干细胞的细胞液(约0.8毫升)注入患者受损的大脑部位，让其生长成为神经细胞(中风的实质就是神经细胞损坏)。

不过，这种治疗方法有一个很大的风险，就是患者有可能(尽管这种可能性不大)因此感染尚不为人所知的猪病毒。假如患者将这种(或这些)病毒传染给他人，就可能

对公众健康造成极大的威胁。所以，接受异种移植的患者最好不要生育后代，也不能同他人有亲密接触。

事实上，所有动物的遗传物质中都包含有特异的潜在病毒。目前尚无证据表明猪的遗传物质在进入人体细胞后会直接导致人发病，但是一旦猪的遗传物质同人体细胞内的遗传物质结合，情况会怎样呢?会不会产生出一种全新的超级病毒，比艾滋病病毒还可怕得多呢?现在仍不清楚，这是因为病毒可以有很长的潜伏期，比如1 0年甚至几十年，患者不发病时可能同常人无异，但是一发病可能就只有死路一条，无药可救。所以，异种移植实验目前仍然只能在极小范围内对极少数患者进行。

棘手的排斥问题

异种干细胞移植实验已经显示出初步的成功迹象，但要临床广泛应用尚待时日。一旦被最终证明可行，将是全球中风患者的超级福音。不过，异种器官移植比异种干细胞移植要困难得多，迄今为止仍无一项异种器官移植实验取得成功，原因很简单——排斥的问题难以解决。

早在1985年，两名英国科学家就试图解决异种器官移植中的排斥问题。当时，他们秘密建立了一家小型的器官工厂——伊姆川研究所，目的是利用人体遗传物质对猪的器官进行基因改造，从而使猪的器官在性质和外形上更像是人的器官，这样人体免疫系统就会误认为猪心或猪肾是人的心或肾，因而相对不容易排斥它们。形象地说，人体细胞的表面有一些可以被比喻成“旗帜”的标识物，这些“旗帜”上写善“别碰我，我是人，不是猪或其他动物。”通过基因改造，动物器官的细胞表面就会举起人的“旗帜”，这样，人体免疫系统就可能上当受骗。

如何将动物器官改造成“人的器官”呢?科学家使用微型针头将人的DNA(遗传物质，脱氧核糖核酸)注入猪的卵子里，然后将卵子放回“代理猪妈妈”体内。科学家希望，这样就会有哪怕一点点的人体遗传物质进入猪仔的染色体。

1992年，世界上第一头转基因(即经过基因改造的)猪在伊姆川诞生。猜猜看，它的外形像谁?人、猪还是半人半猪？仍然是猪!不过，后来曝光的内幕表明，那两名英国科学家在其研究过程中杀死了10000头猪。

这几年中，英国的动物权利保护组织经常在一家动物研究机构——亨廷顿生命科学研究所的门前抗议。这是因为自1995年以来，亨廷顿为伊姆川进行了一系列实验，目的是观察猪的器官在灵长类动物体内的存活情况。这些实验在1998年曝光后引起极大的争议，因为有420只以上的猴子和近50只狒狒在这些实验中死亡。

在亨廷顿的一项实验中，一只狒狒的健康心脏被切下，取而代之的是一只转基因猪的心脏，结果这只狒狒在换心后只活了39天，不过它仍然是经过换心后最“长寿”的灵长类动物。在伊姆川看来，这是一个惊人的成就。但是另一些专家针锋相对地指出，考虑到比这单个的“成功”数量要多得多的“受害”动物，伊姆川和亨廷顿的“工作”不仅根本就不能说是成功的，而且完全是在残害无辜的动物。

伊姆川强调，没有一头灵长类动物在他们的实验中“白白送死”，因为这些动物都是在帮助人类研制抗排斥药物，有朝一日异种移植终将大功告成。动物权利保护组织则质疑伊姆川的论调，他们指出，在亨廷顿的实验中，接受猪心或猪肾移植的灵长类动物在术后平均存活天数仅为13天。在其中最不幸的一次实验中，一只猪仔的心脏竟然被移植到了一只狒狒的颈部，此后这只狒狒不停地呕吐、腹泻，几天后死去。

从20世纪末开始，异种器官移植的动物试验焦点转移到了美国。当时，科学家把经过基因改造的猪肾移植到了一些狒狒体内。假如经过异种移植的狒狒能够存活6个月以上，就有可能对人体展开同样的实验。但实验结果是，没有一只被实验的狒狒在术后的寿命超过两个月。不过，这方面的实验仍未停止。比如，在一项实验中，科学家把猪的心脏与狒狒的一条主动脉相连。之所以还在拿狒狒做实验，是因为狒狒是猿的一种，它们的生理反应和人类很相似。科学家希望从狒狒身上找到克服异种器官排斥的根本办法，否则把猪的器官移植给人类就无从谈起。迄今为止，异种器官移植所引发的排斥反应非常迅猛，被称为“超急性排斥”。

一些专家指出，这样的动物实验不仅急功近利，而且最终很可能会徒劳无功，原因是各种动物之间都有本质的区别，试图跨越这种区别是不会成功的。然而，还是有不少研究者相信，异种移植不仅是必要的，而且最终一定会成功。为此，他们不仅继续进行这方面的实验，而且还采用了一般人难以想像的实验思路。比如，他们不切除狒狒的任何器官，而只是把猪仔的小小心脏放到狒狒颈部的皮肤下面，以此测试狒狒对一系列可望用于人体的抗排斥药物的反应。

可怕的病毒风险

在猪心被植入狒狒体内后，一旦供血恢复，猪心就开始工作。但不到一会儿，狒狒血液里的杀手细胞就认出了这个“假冒者”，并开始攻击它。攻击集中于猪心内部的血管网络，最终导致心肌肿胀和缺氧，也就是心脏濒临死亡。这种情况也会发生在人体内。不过，一些专家相信这一难题最终能被解决。

移植猪的胚胎干细胞给人的试验在美国已经进行了好几例，这种移植在治疗中风等脑部疾病和神经疾病方面已显示出美好的前景。不过，为了防止猪体内的病毒对人造成伤害，接受过猪细胞移植的人必须定期接受血液监测。专家们通过比较患者在接受移植之前和之后的血液样本，就能看出移植后是否出现了异常情况。令人安慰的是，到目前为止尚未监测到任何异常情况。

一些科学家认为，既然异种细胞移植现在仍未显示出有制造或传播超级病毒的危险，所以可以预测异种器官移植也不大可能存在这样的危险。一般人或许会认为，细胞移植所涉及的移植量少，所以危险也小。其实不然。想想看，艾滋病病毒的大小与人体的大小相比，小得根本就不具有可比性。然而，只需极为少量的艾滋病病毒进入人体，它们就会大量繁殖，最终对人体造成无法挽回的致命性伤害。所以，有时候一开始感染病毒的量是多是少并不重要。

人们对异种移植可能引发致命感染的担忧出现于1997年。当时，两名英国病毒学家提出，应该研究猪细胞进入人体后可能对人造成的感染。他们指出，有些病毒可以侵害人的精子和卵子，从而作为一种遗传特征传给人的下一代。现已发现，从成年猪传给猪仔的基因中携带着多达50个制造弱活性病毒的指令，其中1到3种病毒或许能够进入人体细胞。这50种病毒不会给猪造成损害，但是它们是否会给人造成威胁则不清楚，因为病毒的潜伏期很长。科学家还担心，一些病毒会在发生基因变异之后逃离猪细胞，最终造成比艾滋病更可怕的超级瘟疫大爆发。

1999年，美国对一些晚期帕金森氏症患者进行了猪细胞移植治疗，即在他们的大脑受损部位注入猪的胚胎干细胞。结果，一些病人的症状大为缓解，但也有一个病人死亡，这让科学家有了一个机会来回答一个很重要的问题：被植入的胚胎干细胞还在正常工作吗宁答案是肯定的。猪细胞治疗帕金森氏症看来很有效，然而在另一项研究中，一组没有经过猪细胞移植治疗的帕金森氏症患者和一组经过这一治疗的患者病情都出现了好转，并且好转的程度一样。于是，一些科学家质疑说，异种移植疗法也许并不是那么神奇。

与此同时，科学家继续关注异种移植可能带来的病毒传播问题。在最近进行的一项实验中，猪细胞被植入免疫系统已经严重弱化的老鼠体内，结果发现猪细胞产生病毒的能力竟然更强了。这说明异种移植的确可能带来致命的感染，对动物来说是这样，对人来说可能也是这样。一些科学家相信，猪的病毒进入人体后可能不得不变异，由此引发迅速的感染，不过，这一感染的影响要经过较长的时间才会显现出来。那么，这种感染会造成什么后果呢?

猪病毒最近的近亲是鼠病毒和狗病毒，这些病毒最容易导致的疾病就是癌症，通常是淋巴癌，但是这一致癌过程比较缓慢，通常需要几年时间。现在，科学家正在探索阻止这种癌症发生的途径，其中一个途径竟然是近亲繁殖。科学家经过研究发现，把经过近亲繁殖得到的小猪的干细胞移植给人，或许是比较安全的，因为这种小猪看来不携带会感染人类的病毒。目前这一实验结果只是初步的，但是同样令人振奋。

跨物种排斥

除了病毒感染之外，异种器官移植面临的最大障碍就是跨物种排斥。克服这一难题的途径之一就是创生一种新型的转基因猪。怎么创生呢?首先要为猪细胞重新编码。一种方法是：将人的遗传材料置入猪细胞培养液中；然后，让电流通过培养液，电流能够驱动人类基因进入猪细胞；接着，将培养液送回孵化器，让猪细胞在其中分裂。其中的关键是识别哪些细胞中已有人体基因进入，这种识别无异于大海捞针，但是哪怕只有亿分之一的可能性，科学家还是有办法识别。

然而，具有讽刺意味的是，通过欺骗人体免疫系统来避免异种器官移植第一阶段出现的超急性排斥现象，反而可能增加来自猪病毒的威胁，这是因为通过基因工程手段来阻止排斥，就可能为病毒隐藏自己提供条件。因此，科学家也在探索另一种避免排斥的方法，就是“打掉”与超急性排斥直接相关的猪基因。

除了一些灵长类动物，所有动物都会产生一种会被人体免疫系统识别并攻击的蛋白质。如果能清除负责制造这种蛋白质的基因，人体免疫系统或许就不再会视猪器官为外敌，因而也不会再排斥猪器官。目前，这方面的研究已经取得突破性的进展，科学家已经培育出一种小猪，它们携带的基因能够打掉这种蛋白质。

为了让猪的基因构成能适合将来的异种器官移植，可以借助一系列的分子生物学手段，其中最主要的手段就是克隆，也就是复制。以猪为例，异种克隆的过程是：从母猪卵巢中取出卵子；将卵子染色发光，以便在显微镜下能看见DNA；用极为精细的工具在卵子的侧面打一个微型洞，再用微型真空装置将DNA吸出卵子；然后，将一个人体细胞放入已去掉DNA的猪卵中，此时卵子开始分裂；卵子随后被置入一头母猪的卵巢，发育成胚胎、胎儿，最后变成一只猪仔，这样的猪仔当然携带着人类基因，它就是跨种猪。很容易看出，这样的跨种猪完全可以批量制造。这样，跨种猪就有望成为未来异种器官移植的器官源，因为它们满足了器官源的两大要求：一是不会被排斥，二是可以无限量提供。

不过，上面的技术要用于临床，可能还得等上数年时间。不仅如此，即使超急性排斥能够避免，照样还存在慢性排斥问题，更不用说潜在的病毒威胁。但是，现在已经可以说，异种器官移植不再是一种纯粹的理念。

“曙光”已经初现

迄今为止，携带人类基因的跨种猪已经拯救了数名垂危病人的性命，其中包括肝病患者。比如，1997年秋季，美国得克萨斯州一名20岁的严重肝病患者罗博·彭宁顿因肝功能衰竭，被送进达拉斯的贝勒大学医学中心急救。当时，只有进行肝脏移植能够救他，可惜没有现成的人体肝源。征得患者家属同意后，医生们打算将彭宁顿的身体与他体外的一系列活猪肝相连，以此让他在人体肝源到来之前能够存活。

当时，只有7头携带人体基因的跨种猪可供使用，医生们也不清楚一只活体猪肝能够维持多长时间。这有点像治疗肾病的透析疗法，即把患者带毒的血液排出体外消毒，接着加温，最后输回患者体内。为彭宁顿的血液“消毒”的“工具”，正是活体猪肝。因为不知道这些猪肝的工作效率，医生们当时对彭宁顿的家属说：“假如这7只猪肝都用完了，还是不见效，我们就无能为力了。”由于没有更好的办法，彭宁顿的家属只好答应。

令人欣喜的是，接上猪肝仅数小时后，彭宁顿的血液就变得很干净了，这一点从他的气色上也可明显看出。猪肝帮助彭宁顿支撑了3天，这时人体肝源也到了，最终彭宁顿换上了健康的人肝，并存活至今。现在他是一名网站设计师，他感觉自己的一切都很正常，并未因曾经得到过猪的帮助而出现什么异样。在彭宁顿身体康复后，他和家人一起去看望了跨种猪。至今，彭宁顿一直把这些猪的照片放在自己的钱包里，随时提醒自己它们就是自己的“大救星”。

彭宁顿在当初的3天里总共只与猪肝连接了7个小时，但是来自猪病毒的危险依然存在。来自猪肝的活细胞无疑已进入他的体内，并且可能存活至今。彭宁顿的血液在迄今为止的异常感染测试中一直呈阴性(即未检测到病毒)，但是这并不能保证他永远都不会发病，更无法保证他肯定不会对公众健康构成威胁。为此，彭宁顿以及和他类似的患者正受到严密的观察，他们的血样也被定期归档。一旦发现有更好的病毒检测手段，他们的血样就会立即被送检。不仅如此，与这些患者密切接触过和仍在密切接触的医生和患者家属，也受到严密的观察。令人安慰的是，所有这些人如今都未出现任何异常。

尽管如此，只要异种移植的研究继续进行，有关这种研究的争议就会持续下去。人们现在最期待的是能够早日彻底解决器官移植中的器官源问题和抗排斥问题，而异种器官移植最终或许能在这两方面建功立业。是否如此?我们拭目以待。