(异种肾)新希望 耶路撒野小白
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猪猴心脏移植免疫反应分析 本研究采用全新的并联式心脏异位术(全心辅助异位移植术)来解决供受体心脏大小差异问题。通过对比两种差异化免疫抑制方案在猪-猴异种心脏移植模型中的动态免疫反应特征,揭示了不同免疫抑制策略对排斥反应的调控效能及局限性。第1例模型在免疫诱导阶段通过CD20单抗清除B细胞[lbk]22[rbk]、抗胸腺细胞球蛋白清除T细胞,糖皮质激素抑制炎症反应及免疫细胞的活化和增殖[lbk]23[rbk],眼镜蛇毒因子清除补体C3,结合CD154单抗阻断共刺激通路[lbk]24[rbk]。在免疫维持阶段继续使用CD154单抗,并通过霉酚酸酯联合糖皮质激素来抑制免疫细胞增殖[lbk]25[rbk]。其优势在于快速清除B细胞和T细胞,显著降低术后初期淋巴细胞水平。然而,术后粒细胞剧烈上升及移植物中巨噬细胞(CD68+)、IgG、IgM沉积,提示该方案未能完全抑制急性体液排斥反应和固有免疫激活[lbk]26-28[rbk]。这可能与补体抑制仅针对C3以及缺乏针对促炎因子的干预有关[lbk]29-30[rbk],进而导致补体旁路激活和巨噬细胞浸润持续存在。第2例在免疫诱导阶段引入补体C5抑制剂(依库珠单抗)、CD40单抗(共刺激阻断)及IL-6抑制剂(托珠单抗),形成多靶点协同抑制模式。在免疫维持阶段增加雷帕霉素进一步抑制T细胞增殖。该方案显著降低了血清IgG、IgM及补体C3、C4水平,且移植物中IgM沉积阴性,IgG微量表达,表明其对体液免疫和补体级联的抑制更为全面,与以往研究C5抑制剂能有效减少早期IgM引起的攻膜复合物产生一致[lbk]29[rbk]。IL-2的持续低水平说明T细胞的活化得到了有效抑制,IL-6抑制剂的应用有效控制了早期炎症发生,但术后8 d促炎因子急剧上升,提示晚期免疫逃逸、免疫抑制耐药或继发感染。第1例受体猴T细胞比例在术后初期短暂上升,可能与抗胸腺细胞球蛋白的短期清除效应后T细胞再生有关,而持续低水平B细胞证实CD20单抗的长效作用。然而,宿主侧单核细胞波动提示固有免疫未被充分抑制。第2例通过霉酚酸酯和雷帕霉素双重抑制T细胞活化与增殖,导致T细胞比例持续下降,且移植物中T细胞(CD3+)浸润降低。但CTL在术后恢复至正常水平,表明细胞毒性T细胞应答仍可能通过非经典通路激活。此外,第2例中多种药物的叠加使用可能导致免疫抑制过度,表现为术后单核细胞、淋巴细胞持续低水平,可能增加机会性感染风险。第1例对补体终末通路和固有免疫的调控不足,第2例引入了C5抑制剂以增强疗效。第2例方案的多元化靶向策略在控制急性体液性排斥反应和补体激活方面效果显著,但其对晚期细胞因子风暴的控制不足,这一不足提示需加强IL-6、TNF-α的持续抑制或引入JAK/STAT通路抑制剂。此外,移植物中T细胞的残留表明需进一步优化T细胞特异性清除策略,可尝试联合应用嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法或具有细胞免疫调节作用的非传统免疫抑制药物如替加环素、维生素D3[lbk]31-33[rbk]。本研究缺乏免疫抑制药物浓度监测,免疫抑制药物的药代动力学个体差异大,多种免疫抑制药物(如霉酚酸酯、雷帕霉素)的联用可能诱发肝肾毒性等不良反应,后续研究可通过液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)同时监测多种免疫抑制药物浓度,以指导制定个体化用药方案[lbk]34[rbk]。本研究动态监测了外周血免疫细胞、抗体、补体及细胞因子变化,结果发现免疫状态评价存在不一致。除受条件限制未设置阴性对照外,本研究动态监测存在不足,包括对于固有免疫以及T细胞免疫的相关动态监测需要增加更多指标,如调节性T细胞(Treg)、自然杀伤细胞(NK)和树突状细胞(DC)[lbk]35-36[rbk]。可引入新型免疫标志物如供体来源游离DNA(dd-cfDNA)、PBMC基因表达谱、Allomap、免疫组库测序等进行系统评估[lbk]37-40[rbk]。综上所述,本研究通过动态免疫监测揭示了2例猪-猴异种心脏移植模型中免疫抑制方案的差异效应。第1例(B细胞清除+T细胞抑制+补体C3抑制)可快速降低淋巴细胞水平,但对抗体介导的排斥反应和巨噬细胞浸润控制不足,导致移植物损伤;第2例(多靶点抑制,B细胞清除+T细胞抑制+补体C3、C5抑制+IL-6抑制)显著抑制体液免疫和补体激活,减少抗体沉积,但晚期细胞因子风暴和T细胞残留提示细胞免疫调控仍需优化。第1例方案操作简单但疗效有限,第2例方案在降低超急性和急性排斥风险方面更具潜力,但其复杂药物组合可能增加药物毒性风险。本研究样本量小,未来需扩大样本量验证时序化免疫调控策略的普适性。在此策略中,需早期强化补体和细胞因子抑制,中期精准调控T细胞应答,并整合动态监测以实现安全性与有效性的平衡。此外,药物浓度监测也是关注重点。
重大消息,鲁尼的猪肾切除了,感恩鲁尼 在上周切除器官之前,转基因猪肾帮助 Towana Looney 享受了 130 天而无需透析。这是人类与猪器官共存时间最长的一次,标志着异种移植或将动物器官移植到人类体内的做法这一新兴领域又向前迈进了一步。 来自阿拉巴马州的 53 岁女性 Looney 在 11 月下旬接受猪肾移植之前已经接受了 9 年的透析,成为第三位在世时接受基因编辑猪肾脏的人。 她在纽约大学朗格尼移植研究所(NYU Langone Transplant Institute)手术后11天离开了医院,住在医院附近的公寓里,这样她就可以每天做检查。但在稳定数月后出现了医疗并发症,导致 4 月 4 日做出切除器官的艰难决定。 4 月初,由于急性排斥反应,她的肾功能下降。在长期稳定后引发排斥反应的原因正在积极调查中,但它是在她降低免疫抑制方案以治疗与猪肾无关的感染之后发生的,“纽约大学朗格尼移植研究所所长兼纽约大学朗格尼健康外科系主任罗伯特·蒙哥马利博士在一份声明中说。 “鲁尼女士和她的医生决定,最安全的干预措施是切除肾脏并恢复透析,而不是给予额外的免疫抑制。随着知识和创新的进步,这为她保留了未来移植的可能性,“他说。 United Therapeutics Corporation 是一家开发改良猪肾(称为 UKidney)的生物技术公司,它庆祝了 Looney 在整个异种移植过程中表现出的勇气和热情。 该公司在一份声明中表示:“移植受者(人与人或猪与人)面临的最大挑战之一是预防和管理感染,同时平衡防止排斥反应所需的免疫抑制药物水平,尤其是在手术后的最初几个月。 “我们将更多地了解导致 UKidney 被移除的情况,但目前的证据表明,UKidney 在排斥反应之前功能良好,这似乎是由于在治疗与异肾无关的感染时免疫抑制减少而发生的,”他们说。“我们预计纽约大学的医生将来会在同行评审的出版物中分享他们的发现。” 鲁尼在 1999 年捐献了一个肾脏来帮助挽救她母亲的生命,但后来在她剩余的肾脏被先兆子痫损伤后患上了肾衰竭,先兆子痫是一种涉及持续高血压的严重妊娠并发症。 在器官移植的等待名单上等待多年后,她开始出现与长期依赖透析相关的问题。如果没有捐献者匹配,她就会死去——但她出现的并发症使找到捐献者更加困难。当她听说可以尝试猪肾移植时,她抓住了尝试的机会。 “由于没有获得人类肾脏的途径,她认为值得一试基因编辑的猪肾,很多人都团结在她的决定周围,包括她的丈夫和家人,”蒙哥马利当时说。
成功的猪到人异种移植为临床研究铺平了道路 Looney 在 1999 年向她的母亲捐献了一个肾脏,但后来由于怀孕期间的子痫前期而患上了肾衰竭。她于 2016 年开始透析,并于 2017 年加入移植等待名单,但由于致敏水平高,一直无法找到匹配项。她还因长期透析而出现心脏和血管并发症。Looney 能够根据美国食品和药物管理局 (FDA) 的扩大准入申请接受异种移植,该申请由医学博士、公共卫生硕士 Jayme Locke 提交,当时他正在阿拉巴马大学伯明翰分校 (UAB) 作为移植外科医生治疗 Looney。Locke 现在是纽约大学的临床教员,他与医学博士、博士、外科教授 H. Leon Pachter 合作;纽约大学格罗斯曼医学院(NYU Grossman School of Medicine)主席;外科系主任;以及纽约大学朗格尼移植研究所所长,以完成纽约大学的移植手术。 异种移植后,Looney 住院 11 天,然后在门诊密切监测了 3 个月。她的临床医生成功地逆转了早期的排斥反应。她将接受 UAB 医生的持续监测和纽约大学的每月检查。“她做得很好,”蒙哥马利说。“这真的很令人兴奋 - 我们真正需要的成功故事。” Montgomery 说,Looney 移植的成功为 FDA 批准了首次猪到人移植的人体临床研究铺平了道路。波士顿马萨诸塞州总医院正在进行一项针对三名患者的试点研究,使用 eGenesis 开发的基因工程猪肾 (2)。第一例患者于 2 月接受了移植手术。United Therapeutics 还获得了 FDA 的批准,可以使用该公司的基因工程猪肾 (3) 启动一项针对六名患者的 1-2 期安全临床试验。如果前 6 名患者的结果是有希望的,该公司已获准将试验扩大到最多 50 名患者 在同情使用豁免下为选择较少的患者进行的一系列基因工程猪到人的心脏和肾脏移植帮助临床医生和科学家进一步完善了他们的方法。在鲁尼之前,理查德·斯莱曼 (Richard Slayman) 于 2024 年 3 月在马萨诸塞州总医院接受了基因工程猪肾,该手术持续了 2 个月,没有排斥反应的迹象,然后因心脏并发症去世。 “我们能够了解到,猪肾可以以与人类肾脏非常相似的方式维持肾脏所需的所有重要平衡,包括水平衡和矿物质平衡,”马萨诸塞州总医院肾移植医学主任、医学博士 Leonardo V. Riella 说。移植也没有发现猪病毒传播的证据,这是异种移植的一个关键问题。 eGenesis 试点研究将使 Riella 和他的同事能够看到基因工程猪同种异体移植物在长期成功机会更大的患者中的表现如何,因为他们的合并症和透析时间比以前的接受者少。 1 月下旬,66 岁的蒂姆·安德鲁斯 (Tim Andrews) 成为三名患者中第一位接受 eGenesis 制造的基因工程猪肾的患者,这是试点研究的一部分。安德鲁斯已经接受了 2 年多的透析,一直在与疲劳和严重的透析并发症作斗争,其中包括 2023 年的心脏病发作。作为一名罕见的 O 型血患者,安德鲁斯面临着漫长而不确定的人类同种异体移植物等待。他接受人类同种异体移植物的几率低,而且与透析相关的并发症使他成为这项研究的候选人。“手术后我一醒来,透析云就消失了,”安德鲁斯在手术后发布的 eGenesis 声明中说 (7)。“我感觉重新焕发了活力和活力。这真是一个奇迹。 eGenesis 肾脏已经过基因编辑,以去除三种猪抗原,否则这些抗原会触发超急性排斥反应。据该公司称,它们还具有七个人类基因,可以减少人类免疫反应、减少炎症和减少由不相容引起的凝血。许多内源性猪逆转录病毒也已从猪的基因组中去除,以降低感染猪病毒的风险。 安德鲁斯和试点研究中的其他患者还将接受免疫抑制方案,其中包括 tegoprubart,一种靶向 CD40L 通路的研究性单克隆抗体,以帮助提高安全性并减少免疫抑制副作用。 “[lbk]Tegoprubart[rbk] 很重要,因为它可以阻断抗体的产生,从而防止抗体介质排斥反应,但它也能够控制先天免疫系统,这是我们免疫系统中更原始的部分,我们认为它也很重要,在异种移植的情况下可能会导致或促成排斥反应,”Riella 说。 当 Kidney News 与 Riella 交谈时,Andrews 已经停止透析 41 天,并且看到他的精力飙升,使他能够去健身房并带他的狗散步。Riella 说,他还报告说能够更清晰地思考。 Riella 和他的同事正在招募接下来的两名患者。他们希望他们在 6 个月内从这前三名患者那里收集的数据将提供足够的数据来支持他们申请在今年启动更大规模的试验。
与OpenAI对话中美异种移植未来十年 美国猪肾移植有科技优势,中国的猪肾移植有价格优势,你更看好哪一个?你觉得未来十年哪个会做得更好,双方的瓶颈是什么? ChatGPT 说:你提出的问题非常有深度,关于美国和中国在猪肾移植领域的差异,我认为两者各有优势和瓶颈,未来十年各自的表现将受到多个因素的影响。让我来详细分析一下。 美国猪肾移植的科技优势美国在猪肾移植的技术研发方面确实有领先优势,主要体现在以下几个方面: 基因编辑技术:美国的研究机构,如哈佛大学、约翰·霍普金斯大学等,已经在猪基因编辑技术上取得了重要进展。这些技术能够显著减少猪器官与人体免疫系统之间的排斥反应,从而提高移植成功率。临床研究经验:美国有着丰富的器官移植临床研究经验,许多临床试验数据积累和伦理审查体系相对成熟,这使得美国能够更快地将新技术转化为临床应用。跨学科合作:美国的医疗、科研和制药公司之间有强大的跨学科合作,这为猪肾移植的技术开发提供了更加多元化的支持。例如,一些领先的生物制药公司已经在开发用于异种移植的免疫抑制剂。美国的瓶颈:伦理和法规限制:虽然美国在技术上有优势,但伦理问题和相关法规仍然是制约猪肾移植进展的重要因素。异种移植涉及跨物种的器官使用,可能带来伦理争议和公众的接受度问题。高昂的成本:即便美国在技术上处于领先地位,猪肾移植的成本依然很高,尤其是涉及高端的基因编辑技术、免疫调节药物、器官保存技术等,这可能使得该技术的普及面临成本压力。 中国猪肾移植的价格优势中国在猪肾移植方面有明显的价格优势,主要体现在以下几个方面: 劳动力和医疗成本低:中国的医疗和劳动力成本相对较低,这使得猪肾移植的整体成本较美国低。这对移植手术和后续护理的患者来说是一个很大的吸引力,尤其是针对一些低收入群体。快速的政策支持和创新:近年来,中国在推动生物技术发展的政策支持力度加大,政府对创新技术的监管和审查流程在某些方面相对灵活,这可能会加速猪肾移植技术的临床化进程。市场需求大:中国面临巨大的肾脏器官移植需求,器官短缺的现象非常严重,这种市场需求推动了猪肾移植技术的快速发展。猪肾移植如果能够突破技术难关,将有可能大规模解决器官短缺的问题。中国的瓶颈:技术差距:尽管中国在某些方面有竞争力,但与美国在基因编辑技术、免疫抑制治疗等核心技术领域相比,仍存在一定的差距。尽管中国科研人员在这些领域取得了一些进展,但整体技术水平可能还需要进一步提高。伦理和监管问题:中国虽然有较灵活的政策,但在异种移植的伦理审查和监管上仍然需要更为严密的框架。异种移植涉及的伦理问题(如动物保护、跨物种传染病的风险等)可能会成为未来发展中的障碍。 未来十年展望:未来十年,谁能做得更好,取决于技术突破、政策环境以及社会的接受度。 美国:凭借强大的科技研发能力和临床试验经验,美国可能在基因编辑、免疫调节、异种器官适配等技术领域取得更多突破,推动猪肾移植逐步进入临床应用。但高昂的成本和伦理问题可能限制其大规模推广。中国:中国具有显著的价格优势和市场需求,未来在低成本、高效的猪肾移植应用方面可能会取得更快的进展,特别是在技术逐步追赶上美国的情况下。中国在“技术本地化”和“规模化应用”方面的潜力很大,但同样面临技术瓶颈和伦理审查的挑战。总结:技术创新:美国更有可能在技术层面取得突破,尤其是在基因编辑和免疫抑制药物开发等方面。但中国在某些关键技术领域也在逐步追赶,未来有望缩小差距。市场规模和成本优势:中国具有巨大的市场需求和成本优势,这将推动猪肾移植技术的推广,特别是在价格敏感的地区和群体中。伦理和监管:两国都面临伦理和监管挑战,但中国可能在一定程度上拥有相对灵活的政策环境,有可能加速技术的应用。如果要预测未来十年的发展,我认为美国可能会在技术层面领先,尤其是在基因编辑、免疫耐受等方面的创新;而中国则可能在价格优势和市场规模方面占据主导地位,并在技术逐步成熟后加速推广。因此,未来的竞争可能是技术创新和成本控制的双重较量。
Eledon 的 Tegoprubart 是猪肾移植的关键 Eledon Pharmaceuticals (ELDN) 宣布,其研究性抗 CD40L 抗体 Tegoprubart 被用作一名最近接受转基因猪移植肾脏的患者的免疫抑制治疗方案的关键组成部分。 该手术于 2025 年 1 月 25 日在麻省总医院 (MGH) 进行,是与 eGenesis 合作进行的,是 MGH 的第二例肾异种移植手术。MGH 的第一次异种移植于 2024 年 3 月进行。 据该公司称,Tegoprubart 具有阻断 CD40 配体或 CD40L 的独特能力,CD40L 是器官排斥反应的关键因素。 该公司指出,移植成功后,这名依赖透析两年多的患者现在首次停止透析。 Eledon 首席执行官 David-Alexandre C. Gros 医学博士对与 MGH 和 eGenesis 的合作表示感谢,并强调了 tegoprubart 在推进异种移植方面的重要性。“我们的抗 CD40L 抗体是免疫抑制的变革性工具,有可能提高器官移植的安全性和有效性。” Tegoprubart 目前正在多项全球临床试验中接受肾脏和胰岛移植排斥反应预防以及其他潜在适应症的测试。 MGH 肾移植医学主任、医学博士 Leonardo Riella 博士强调了免疫抑制疗法的进步在应对移植中最大的挑战之一方面的重要性。“我们对 tegoprubart 在支持异种移植的未来和改善移植结果方面的潜力感到兴奋,”Riella 博士说。 Tegoprubart 在接受肾移植患者中的 1b 期试验、Tegoprubart 预防首次接受同种异体肾移植物的患者移植排斥反应的 II 期临床试验(称为 BESTOW)以及一项长期的安全性和有效性扩展研究正在进行中。 该公司预计将在今年夏天报告 Tegoprubart 的 A 期 1b 试验的最新结果,并在 2025 年第四季度报告 BESTOW 研究的顶线结果。 ELDN 周五(2025 年 2 月 7 日)收盘价为 4.70 美元,下跌 1.05%。
人类异种移植:现实检查 免疫抑制 使用 T 细胞和 B 细胞临床诱导免疫抑制方案的初始心脏体验比临床前方案缩小,即 4 mg/kg rATG 而不是 10 mg/kg,并且仅使用单剂量的利妥昔单抗代替 2。初始患者的异种移植功能在术后第 49 天之前是足够的,此时患者出现低血压并需要重新启动 ECMO 以治疗终末移植物失败。麦考酚酸在第 22 天停用白细胞减少症,并用他克莫司代替。由于患者患有 AMR(临床前模型中早期移植失败的最常见原因),因此选择能够耐受与临床前模型中使用的类似免疫抑制的患者似乎很重要,然后严格遵循成功的临床前场景中概述的脚本。 关于理想的免疫抑制方案仍然存在重大争议。理想的方案将仅包括移植内科医生/外科医生在临床上使用经验的药物。在肾异种移植的临床前模型中,基于他克莫司的方案在延长肾异种移植物存活方面未成功。13 最近,一种使用所有美国食品和药物管理局批准的药物的方案,包括使用 CTLA4-Ig、他克莫司、麦考酚酸和西罗莫司(从术后第 42 天开始)的共刺激阻断方案,允许在单只动物中存活 280 天。这一结果令人鼓舞,但需要注意的是,异种移植肾表现出显著的慢性 AMR,表现为肾小球病和细胞排斥反应。14 该方案需要进一步实验,然后才能被视为临床试验的基线免疫抑制。 人类死者和临床异种移植经验要么持续时间太短(在临床前模型中发生 AMR 的 100 天窗口内仍为 62 天),要么由于剂量不理想而复杂,无法就哪种免疫增强最适合临床试验做出明确声明。这使得在临床前非人灵长类动物 (NHP) 模型中开发的基于共刺激阻断的方案成为最令人信服的临床试验选择。阻断 CD40/CD154 通路比 CD28/CD80-CD86 通路更有效地延长生存期。15 临床前肾移植模型的最佳结果是使用抗补体剂、T 细胞耗竭、B 细胞耗竭以及抗 CD154 或抗 CD40 抗体与麦考酚酸和类固醇。这些方案在 >60% 的受者中产生了 >1 年生存率,最长生存率接近 5 年13 年(Adams,个人通信)。在基于 CD40/CD154 共刺激阻断剂的免疫抑制方案中加入他克莫司和西罗莫司导致了严重的感染并发症,这些并发症在未使用这些试剂的方案中未出现。13,14,16 创造具有较少异种抗原的新猪也有可能降低抗体屏障,以至于在没有共刺激阻断的情况下,基于他克莫司的免疫抑制方案可能对患者有效
增强猪胰岛的胰岛素分泌:胰岛素更多,胰岛更少 猪胰岛异种移植 在研究设置中,已使用两个主要模型来评估猪胰岛在治疗或缓解化学或手术诱导的 I 型糖尿病方面的疗效:猪对非人灵长类动物和猪对啮齿动物。虽然这两种模型各有利弊,但它们都代表了猪胰岛特别具有挑战性的环境。如前所述,非人灵长类动物对胰岛素的需求高于猪和人类[lbk]4[rbk],而啮齿动物的胰岛素与猪的胰岛素有很大不同[lbk]29[rbk],从而降低了后者对小鼠和大鼠的疗效。因此,人们可以预期猪胰岛在这两种情况下都会表现不佳。在此类实验中发挥效果所需的大量胰岛尤其说明了这一点。尽管如此,一些研究报告了在临床前非人灵长类动物模型中移植游离 [lbk]30-37[rbk] 或封装 [lbk]38-40[rbk] 猪胰岛后成功长期逆转糖尿病。 免疫抑制,无论是全身施用于受体和/或通过对供体细胞进行基因修饰在局部产生,都有助于缓解 IBMIR 和其他免疫排斥机制 [lbk]42[rbk],从而改善移植结果,甚至减少有效逆转糖尿病所需的胰岛数量 [lbk]37[rbk]。对于包膜胰岛,直接向包膜装置补充氧气[lbk]38[rbk]或通过对移植物部位进行预血管化或在包膜凝胶中加入血管生成因子来间接补充氧气,都有助于减少缺氧引起的胰岛损失。 由于明显的成本相关以及监管和道德考虑,猪到啮齿动物模型更容易实施,并且在转向大型动物模型之前已被广泛用于改进实验程序。小鼠模型的另一个优点是免疫缺陷小鼠品系的可用性,允许进行异种移植研究,而不会受到免疫抑制剂治疗的干扰。因此,这些研究更多地集中在寻找最佳着床部位或对其进行工程改造 [lbk]43, 44[rbk]。在这些实验中,肾囊下间隙通常使用游离胰岛 [lbk]43, 45, 46[rbk] 作为金标准植入部位,而荚膜胰岛通常植入腹膜 [lbk]47, 48[rbk] 或皮下 [lbk]44[rbk] 间隙。 基因改造改善猪胰岛胰岛素分泌 如前所述,大多数体外研究成功地使用增加 cAMP 的分子来扩增葡萄糖诱导的猪胰岛胰岛素分泌 [lbk]7[rbk],这表明胰岛素合成和含量不是限制因素。事实上,成年猪胰岛和人胰岛的胰岛内胰岛素含量相似,但新生仔猪胰岛的胰岛素含量预期低 3 倍,如图 1D 所示。 从使用小鼠胰岛的大量研究和越来越多的使用人胰岛的研究中,已经确定激素和神经扩增途径存在于胰腺 β 细胞中。结合 GLP-1 受体或直接激活腺苷酸环化酶的药物诱导 cAMP 升高,导致蛋白激酶-A (PKA) 和 Epac2 的激活,这两种蛋白激酶已知主要通过增加易于释放的胰岛素颗粒的数量来放大葡萄糖刺激的胰岛素分泌。副交感神经胆碱能神经扩增途径涉及乙酰胆碱与 III 型毒蕈碱受体 (M3R) 的结合,膜磷脂酶的激活导致甘油二酰基甘油在胞质溶胶中积累,从而激活蛋白激酶 C (PKC),另一种参与引发胰岛素颗粒的蛋白激酶,使其易于释放。使用这些通路的化学激活剂,我们证明它们对猪胰岛胰岛素分泌具有放大作用,甚至报道了当两种通路通过药物或突变 GLP-1 的腺病毒表达和组成型激活的 M3R 在猪胰岛中激活时,会产生意想不到的协同效应 (6)。在该模型中,用 GLP-1 序列中的丝氨酸取代第 8 位的丙氨酸会使其对二肽基肽酶产生抗性,从而延长肽的半衰期,而 M3R 序列中第 490 位的单点突变会使受体组成性激活 [lbk]6[rbk]。将这两个序列放在猪胰岛素启动子下,我们创建了一个表达盒 (InsGLP-1M3R),然后用于生成具有 β 细胞靶向表达的转基因猪系 [lbk]46[rbk]。 最近,我们报道了使用 InsGLP-1M3R 胰岛治疗链脲佐菌素诱导的免疫缺陷小鼠糖尿病 [lbk]46[rbk]。这些实验表明,100% 的 InsGLP-1M3R 胰岛受者在肾包膜下胰岛移植后血糖正常。相比之下,只有 22% 的野生型胰岛受体得到成功治疗。尽管植入了相同量的两种胰岛类型(2500 IEQ),但我们观察到InsGLP-1M3R组(79 pM)的猪c肽值显著高于野生型组(34 pM;中位数)[lbk]46[rbk]。这些结果强烈强调了移植胰岛分泌能力对成功结果的重要性。当使用新生仔猪的胰岛时,这一点尤其重要,因为这些胰岛更容易分离,成本更低,而且移植后能够在体内进一步成熟和增殖[lbk]12[rbk],甚至在胶原蛋白基质上培养时也能在体外[lbk]16[rbk]。有趣的是,与接受磺酰脲类药物治疗以增强其内源性胰岛素产生的患者相比,我们在整个 9 个月的随访期间没有观察到转基因胰岛功能的任何恶化 [lbk]50, 51[rbk]。事实上,InsGLP-1M3R 修饰通过激活扩增机制发挥作用,而磺脲类药物直接结合 KATP 通道,从而触发胰岛素分泌。从长远来看,我们的观察进一步支持了这一点,即 InsGLP-1M3R 猪从出生到 4 岁成年期间保持葡萄糖稳态和改善的胰岛素分泌。总之,旨在改善猪胰岛胰岛素分泌的基因修饰(如此处讨论的基因修饰)与以免疫学为导向的修饰一样有助于保证足够的移植物功能以达到正常血糖。
国外的猪肾,百万刀乐一枚,你还惦记么? 新闻界科学 美国在实验室农场中,饲养转基因猪以向人类出售肾脏 摄影:ANDREW CABALLERO-REYNOLDS,法新社 Revivicor 公司的设施视图。 (布莱克斯堡)在一个绿色的山谷中,在高高的栅栏后面,David Ayares 和他的团队饲养转基因猪,有朝一日可以以高达 100 万美元的价格将其器官出售给需要它们的人类患者。 发布时间:12 月 17 日 雅典表贝利尔 法新社 异种移植(从动物移植到人类)的研究在美国进展非常迅速。正是这个位于该国东部山区的实验室农场的一头猪,在周二宣布的一次手术中,它为患者托瓦娜·鲁尼(Towana Looney)提供了移植到患者体内的肾脏,这是在多项世界第一之后的一项新试验。 “这些不是普通的养殖猪,”Revivicor 公司的老板 David Ayares 在他消毒过的猪圈里说。“已经花费了数百万美元”来实现这个经过修饰的基因组并避免被人体排斥,这个大家伙怀里抱着粉红色的小猪告诉法新社。 20 多年来,他的公司一直在弗吉尼亚州布莱克斯堡进行研究,以将异种移植从科幻小说中去除,并证明移植猪肾脏(或心脏)而不是人类器官不仅是可能的,甚至可能是解决巨大短缺的解决方案。 据卫生当局称,仅在美国,就有超过 100,000 人正在等待捐献,其中每天有 17 人在没有能够从器官(通常是肾脏)中受益的情况下死亡。 吸管 为了回答这个问题,自 2021 年以来,几位美国外科医生将转基因猪的肾脏和心脏移植到人类体内。第一次试验是在脑死亡者身上进行的,然后少数重病患者从中受益。 他们在手术后一到两个月死亡,但器官并没有立即被接受者排斥,这一成功为临床研究铺平了道路。 除了 eGenesis 公司生产的至少一个移植物外,大部分器官都来自 Revivicor 的实验农场。 摄影:ANDREW CABALLERO-REYNOLDS,法新社 不远处,在一个昏暗的实验室房间里,Revivicor 的细胞生物学负责人 Todd Vaught 的眼睛紧紧盯着显微镜。他用移液管处理从屠宰场回收的非转基因母猪的卵母细胞。 Todd Vaught 解释说,当天的目标是:去除它们的遗传物质,并用克隆细胞取而代之,“该细胞具有制造转基因猪所需的所有指令”。 几个小时后,这些细胞入代孕母猪的子宫中,代孕母猪将在四个月后生下一窝经过修饰的 DNA 仔猪。 Revivicor 开发的第一系猪只携带一个基因组编辑。这使得使猪产生的一种物质失活成为可能,这种物质会导致人类移植器官立即排斥反应。 第二个有 10 个修饰基因,其中 6 个来自人类 DNA,以提高生物相容性。 “收获的”器官 正是凭借这第二条猪生产线,Revivicor 的母公司 United Therapeutics (UT) 正在大展宏图。 这家上市公司在 3 月份开设了一家“以猪为生的制药厂”,用发言人 Dewey Steadman 的话说。他坚持采取严格的卫生措施,以避免在这里饲养的 200 只动物受到任何感染。 在一条白色走廊的尽头,是一个全新的手术室。“猪肉会来这里,”杜威·斯特德曼 (Dewey Steadman) 告诉法新社。“器官将被收获”并紧急运送到“外科医生和接受的病人那里”,就像人类之间的移植一样。 其余被杀死的猪,被认为无法使用,将被扔掉。 该公司的目标是在 2025 年开始对从这些猪中提取的肾移植患者进行临床研究,如果美国药品管理局 (FDA) 批准,可能会从 2029 年开始上市。 摄影:ANDREW CABALLERO-REYNOLDS,法新社 戴夫·阿亚雷斯 Revivicor/UT 已经在等待授权,正在计划真正的工业化,建造工厂化农场,每个成本为 1 到 20 亿美元,比刚刚在布莱克斯堡附近完成的农场大十倍。 一个可能会获得巨大回报的赌注:据 Dewey Steadman 称,UT 正在考虑每个肾脏的售价约为 100 万美元——这接近美国十年透析的成本。 一个质疑法国社会学家凯瑟琳·雷米 (Catherine Remy) 的“模型”,她最近出版了一本关于这个问题的书《杂交种》。 她向法新社提出了器官从一个器官转移到另一个器官所暗示的人和动物之间的“接近”与美国的“工业化”之间的悖论,“基于将动物捐赠者视为'备件库存'”的观念“,电池养殖”客观化“了仍然为人类提供肾脏或心脏的生物。 但在他的实验室里,大卫·阿亚雷斯(David Ayares)对这个道德问题置之不理。“我相信,将猪用作器官进行异种移植是一种崇高得多的职业”,而不是最终变成肉块,他说。
异种移植 — 基础科学视角 适应性免疫反应 即使先天免疫反应得到成功控制,受体的免疫系统也会暴露于其他异种抗原,例如猪白细胞抗原,相当于猪的 HLA,人类没有针对这些抗原的天然抗体。然而,暴露于这些抗原会引发 T 细胞和 B 细胞反应,但与同种异体移植一样,这些反应可以通过有效的免疫抑制治疗来预防。传统的免疫抑制疗法(例如基于他克莫司的药物)在异种移植中相对无效,而阻断 CD40/CD154 T 细胞共刺激通路的药物(但阻断 CD28/B7 通路的药物,例如贝拉西普)与高度成功相关。6 越来越多的证据表明,抗 CD154mAb 治疗比抗 CD40mAb 治疗具有优势,但在这两种情况下,这些药物都已与至少一种其他免疫抑制剂(例如雷帕霉素或吗替麦考酚酯)联合使用,7 尽管有非常初步的证据表明,对于某些患者,单独阻断共刺激途径可能就足够了。 移植后猪器官的快速生长 还有一个问题需要解决,这与观察到的移植后猪器官的快速生长有关。当器官是从迅速长到大尺寸的家猪(例如约克夏猪或长白猪)中获得的时,器官会在几个月内生长,就像它仍在快速生长的幼猪身上一样。根据我们的经验,这在肾移植后通常没有问题,但在心脏移植到更受限制的胸部范围后,这已被证明是一个问题。这种快速生长可以通过进一步的基因编辑来减少,即通过敲除猪体内的生长激素受体。8 虽然对心脏移植有益,但就肾移植而言,这最初与输尿管并发症有关(Cooper DKC,未发表的数据),其原因尚未完全阐明。另一种方法是移植许多微型猪品种之一的器官,例如尤卡坦猪,它们生长得更慢。 器官源猪基因工程的其他作用 猪肾脏在 NHP 中的功能直到最近才开始研究。来自文献9 和我们自己的小组(Hansen-Estruch C 等人,提交出版)最近的研究的证据表明,功能将是足够的。这一结论得到了以下观察结果的支持:几种 NHP 在猪肾移植后 >1 年仍然健康,没有肾功能不全的证据。然而,如果观察到功能缺陷,进一步的基因编辑可能会解决问题。例如,尽管证据表明猪肾产生的促红细胞生成素足以预防贫血,但人促红细胞生成素的基因可以引入猪体内。 多年来,人们一直担心猪内源性逆转录病毒存在于每个猪细胞的基因组中,因此不可避免地会随器官转移,在免疫抑制的人类受体中可能具有致病性。几乎没有证据证明这一点,但这些病毒的表达已被基因工程删除,从而明确消除了任何潜在风险。10 然而,需要仔细筛选(通过结合复杂的基于 PCR 和免疫学检测,例如 Western blot)并选择不含潜在人畜共患微生物(例如猪巨细胞病毒)的猪。 评论 10 基因猪中引入的一些转基因最终可能被证明不是必需的,替代品可能有助于保护免受先天免疫反应,例如 HLA-E 或 HLA-G 表达。未来的基因编辑更有可能旨在提供针对适应性免疫反应的保护,例如,通过 PD-LI 的表达或减少 I 类或 II 类猪白细胞抗原的表达,从而减少外源性免疫抑制治疗(尽管必须注意确保猪不会变得免疫缺陷)。 随着我们对器官来源猪进行基因工程改造的能力不断提高,再加上新型共刺激阻断剂的功效,我们肯定有望开创器官移植的新时代。
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