皮肤移植的新希望

南方周末特约撰稿 汤波

器官短缺是全球性的共同难题，异种器官移植越来越被科学家寄予厚望。

★为了抑制异体皮肤移植所产生的免疫排斥反应，中美等国的科学家正在尝试利用基因编辑猪的皮肤来替代尸体皮肤，进行烧伤患者皮肤移植，这一新的治疗思路在动物试验方面取得了令人鼓舞的进展。

烧伤是一项全球性公共卫生问题，据世界卫生组织估计，每年约有1000万人受严重烧伤之苦，其中约有18万人因烧伤而死亡。体外培养的自体皮肤移植是救治严重烧伤患者的常见手段，不过在紧急情况下，外科医生还需要从尸体身上取出皮肤进行临时性皮肤移植，以降低感染风险，而这种尸体皮肤也经常供不应求。最近，中国和美国等国家的科学家正在尝试利用基因编辑猪的皮肤来替代尸体皮肤，进行烧伤患者皮肤移植，取得了可喜的进展。

临时性皮肤移植

据英国《每日邮报》和美国《新科学家》等媒体2020年1月下旬报道，深圳臻质医疗公司、中科院深圳先进技术研究院和南昌大学第一附属医院等多家机构的研究人员培育出一种基因编辑猪，并将基因编辑猪的皮肤移植到实验用的食蟹猴身上，建立了猪-食蟹猴异种皮肤移植模型。在没有注射任何抗免疫排斥反应药物的情况下，这些猪皮肤移植物可在猴子身上存活25天以上，超过大多数国际异种皮肤移植物的存活时间。研究人员将计划申报基因编辑猪皮肤治疗烧伤患者的临床研究，希望能将这些基因编辑猪皮肤应用于严重烧伤患者的临床治疗上。该研究结果已发布在生物预印本网站BioRxiv上，但是尚未得到同行评议。

对严重烧伤患者进行皮肤修复，最有效的是利用患者自身的皮肤进行移植。一般需要先从患者身上取出正常的皮肤，直接进行皮肤移植，或者经过体外组织培养后再进行移植。前者面临自体皮肤不够用的问题，后者则面临等待时间较长等问题。如果不及时进行皮肤移植，严重烧伤患者的伤口可能出现病原体感染、蛋白质和水分流失、难以愈合、疼痛加重等风险，甚至可能致命。

在等待自体皮肤移植之前，外科医生一般要对严重烧伤患者伤口进行临时性皮肤覆盖，让患者皮肤细胞正常生长，防止伤口溃烂，1-2周后再拆除这些临时性皮肤，以便移植自体皮肤。这些临时性皮肤包括尸体皮肤、人工皮肤和动物皮肤，主要是为患者赢得宝贵的伤口恢复时间。尸体皮肤移植属于同种异体移植，可在2-3天形成血管化结构，免疫排斥反应较小，可起到较好的保护作用，不过这种尸体皮肤获取成本较高，而且往往供不应求。据新西兰广播电台网站报道，2019年12月中旬，新西兰怀特岛火山爆发，造成二十多名游客严重烧伤，医生不得不花费数百万美元从美国和澳大利亚购买人尸体皮肤。

人工皮肤是利用生物工程培养的皮肤替代物，不能恢复创面体液循环，且无汗腺等关键附件，只能提供短暂的创面机械屏障，而且价格昂贵。动物皮肤移植则属于异种移植，一般采用猪的皮肤，可低成本大量获取，但是免疫排斥反应较大，一般移植3-4天就会完全排除。通过基因编辑技术和体细胞克隆技术，将容易引起急性免疫排斥反应的猪基因敲除，并向猪细胞中转入一些人体特有的基因，培育出基因编辑猪，可解决猪异种器官移植的免疫排斥反应，成为国际上异种器官移植领域的研究热点。

此次，深圳臻质医疗公司等机构的研究人员先利用基因编辑工具CRISPR-Cas9敲除了3个容易引发人体免疫排斥反应的猪细胞表面抗原基因，并利用转座子技术转入6个可增加人-猪相容性的人体基因，再通过体细胞克隆技术培育出一批多基因敲除小型猪。南昌大学第一附属医院烧伤中心的研究人员具体实施了猪-食蟹猴异种皮肤移植手术，并对异种皮肤移植的安全性和有效性进行了系统性评价。在不使用任何免疫抑制剂的情况下，基因编辑猪的皮肤移植物可在猴身上恢复血液供应，并存活25天以上，与同种异体的尸体皮肤移植物相当，超过了美国麻省总医院正在开展临床试验的异种皮肤移植物存活最长纪录。这项研究证实了基因编辑猪异种皮肤移植的安全性和显著提高的有效性。

由于引入小型猪的是增加人体兼容性的基因，研究人员推测，在烧伤病人身上的疗效应该更优于在非人灵长类动物的实验效果。世界著名异种移植专家、美国阿拉巴马州大学伯明翰分校戴维斯·库珀（David Cooper）教授认为，这些基因编辑猪都适合用于临床试验，而下一个主要障碍将是说服监管机构批准该技术用于人体临床试验。中国研究人员也计划尽快提交临床试验申请，进一步将猪异种移植推向临床应用。

临床试验已开始

早在2018年底，美国FDA已批准了麻省总医院和XenoThera-peutics公司的基因敲除猪皮肤移植临床I期试验，这是FDA批准的首个非人体器官移植物临床试验。该临床试验由麻省总医院实施，将用XenoTherapeutics公司培育的基因敲除猪皮肤移植到严重烧伤患者身上。该临床试验计划于2019年3月开始，至2020年7月结束，拟招募6位18岁以上严重烧伤患者。此次临床试验所用到的基因敲除猪是20世纪90年代由麻省总医院的科学家培育出来的，只敲除了一个猪特有的细胞表面抗原基因（α1，3-半乳糖基转移酶），猪皮肤移植物可在猴子身上存活13天。相对而言，深圳臻质医疗公司等单位培育的多基因编辑猪，由于敲除了3个易引发人体免疫排斥反应的猪细胞表面抗原基因，并转入6个可增加人-猪相容性的人体基因，理论上可更好地减轻免疫排斥反应，因此可有效延迟猪异种移植物存活时间。

XenoTherapeutics公司经过多年研究，从这种基因工程猪身上培育出可以规模化应用的猪异种皮肤移植物Xeno-Skin，这是一种具有生物活性的、无特定病原体的、分层的异种移植皮肤产品，由基因工程猪皮肤细胞和表皮组织层组成。

2019年10月中旬，麻省总医院烧伤外科医生宣布已开展第一例基因工程猪皮肤移植的临床试验，并取得成功。他们在手术过程中，在清除坏死组织后，将一块5×5厘米的基因工程猪皮肤移植物覆盖在志愿者的烧伤伤口上，旁边则覆盖着一块更大的人尸体皮肤。五天后，外科医生去除了这些临时的尸体皮肤和猪异种皮肤移植物。两种皮肤移植物均与患者的伤口形成了血管化机构，没有显著差别，也没有进一步观察到不良事件。之后，医生用从患者自身大腿上收集的皮肤移植到伤口，这些伤口开始正常愈合，患者也很快得以恢复。

该研究团队计划在未来几个月内开展更多的临床试验。据美联社报道，新西兰怀特岛火山爆发后，XenoTherapeutics公司计划向这些严重烧伤患者捐赠猪异种皮肤移植物，以缓解尸体皮肤的不足。美国相关机构已向新西兰出售了约120平方米的人尸体皮肤，但是仍然无法满足临床需求。

异种器官移植受青睐

器官短缺是全球器官移植领域的共同难题，因此异种器官移植越来越被科学家寄予厚望。猪的眼角膜、心脏瓣膜、关节等免疫排斥小的异种组织已广泛应用于人体临床，猪胰岛细胞和皮肤异种移植也已进入人体临床试验阶段，而猪的肾脏、心脏和肝脏等实质性器官的异种移植则已完成临床前试验，具备开展人体临床试验的基础，因此猪异种器官移植也越来越受到投资者的青睐。除了美国XenoTherapeutics公司和深圳臻质医疗公司等公司之外，越来越多的异种器官移植科技公司也相继成立，共同为解决器官短缺这一国际难题而努力。

2017年，美国科学院院士、哈佛大学著名遗传学家乔治·丘奇教授和他的学生杨璐菡博士共同成立eGenesis公司，以培育无内源性逆转录病毒基因编辑猪闻名，目前正在与麻省总医院合作开展猪异种器官移植的临床试验。在获得3800万美元的A轮投资之后，2019年11月，该公司又募集到1亿美元的B轮融资。目前该公司在中国杭州设立了一家子公司——启函生物，后者也获得了3300万美元的A轮融资。最近，eGenesis公司及其子公司启函生物培育出对13个基因进行修饰的基因编辑猪，希望能最大限度降低人体对猪异种器官的免疫排斥反应。

四川省千人计划特聘专家潘登科博士等人创立的成都中科奥格生物科技有限公司也致力于利用基因工程猪打造“未来器官工厂”，开展异种器官移植研究和临床应用，2018年获得风险投资3000万元人民币，已培育出国内最大的基因编辑猪群体，并在猪肾脏异种移植等领域取得突破。

目前猪的异种器官移植临床应用的最大障碍仍然是伦理争议和政策限制，比如猪器官移植到人体，会不会引入难以预料的疾病、会不会存在长期的安全隐患等等，这都需要科学家、政策制定者甚至是普通公众一起来共同讨论和破解。不过，随着研究的不断深入，关于异种器官移植的争议和限制将有望越来越小，基因编辑猪的器官和组织为人类造福的时间也将越来越近。