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年1月7日，美国马里兰州一名患者成功移植了猪的心脏。
这是世界首例猪心移植手术，一经报道后，迅速在全球范围引发了广泛的
然而，在接受移植的2个月后，这名患者最终不幸死亡。患者的主刀医生于4月20日在美国移植协会的网络研讨会上表示，患者的心脏中存在猪巨细胞病*，可对心脏移植产生破坏性的影响。
年6月22日，NEJM发表了世界首例猪心移植病例的详细报告。
论文截图
术前：全面伦理评估
这名接受猪心移植的患者为一名57岁的男性。他患有慢性轻度血小板减少症、高血压、非缺血性心肌病，曾经接受过二尖瓣修复手术。
接受移植手术前，患者因严重心力衰竭住院，当时左心室射血分数（LVEF）仅有10%。
在住院期间，他接受了多种正性肌力药物，并在住院第11天安装了主动脉内球囊反搏泵。尽管如此，他还是出现了多次室性心律失常、心脏骤停，并在住院第23天接受了ECMO治疗。
确认猪心移植这个方案之前，治疗团队也考虑过其他方案。然而，这名患者被评估认为治疗依从性差——这导致他不能符合同种异体移植和机械循环支持标准。
这名患者的病例曾接受过四个地区和国家级的心脏移植项目审查，但均遭到拒绝。最终，美国马里兰大学医学院的遴选委员会同意考虑试验性的异种心脏移植。
尽管这名患者还是倾向于接受人类心脏移植，但在被告知上述信息后，他选择同意接受猪心移植计划。
据研究团队预判，试验性猪心移植的最终结果不太可能比继续药物性治疗和ECMO治疗的效果更好，因此，他们向FDA提出了研究性新药申请，要求联合使用10基因编辑猪供体（Revivicor）、人源化抗CD40单克隆抗体（KiniksaPharmaceuticals）和用于心脏保护的XVIVO心脏灌注系统（XVIVOPerfusion）。
同时，FDA还评估了研究团队在心脏异种移植方面的临床前经验、详细的知情同意书以及监测和预防人畜共患病的计划。
不仅如此，患者还接受了三项机构评估和一项外部独立的精神病学评估，以确认他的同意能力。最终，猪心移植计划顺利获得批准。
术后：情况稳定
年1月7日，患者接受了转基因猪的心脏移植。
心脏移植所用的转基因猪由Revivicor公司提供。该转基因猪是通过成纤维细胞克隆培养的，经过10个基因的编辑，其中包括：
3种免疫显性异种抗原碳水化合物基因的敲除，分别是半乳糖-α-1,3-半乳糖、Sda血型抗原和N-甘氨酰神经氨酸；
敲除了生长激素受体基因，以减少异种移植物的生长，；
增添了表达人CD46和衰减加速因子的基因，以减轻抗体依赖性补体损伤；
增添了表达人类血栓调节蛋白和内皮细胞蛋白C受体的基因，使猪源性血液因子对激活蛋白C更加无效；
此外，还增添了表达抗炎蛋白CD47和血红素加氧酶1的基因。
手术前，研究团队还为患者准备了免疫抑制和监测方案，并对移植用猪进行了病原筛查。
移植手术成功进行。术后，患者立刻开始接受更昔洛韦、艾沙康唑和阿托伐醌的预防性抗感染治疗。维持性免疫抑制方案则包括吗替麦考酚酯、KPL-和甲基强的松龙。
术后，患者继续ECMO治疗，出现少尿性急性肾衰竭，并接受了左肾上极动脉支架植入术和肾脏替代治疗。移植后第2天，胸腔闭合，拔除气管插管。第四天，ECMO停止。
患者胸片。A为移植前，B为移植后
图源：论文
术后第6天，异种移植物以70～90次/分钟的速率保持窦性心律，LVEF提升到55%以上。
患者LVEF在整个术后过程中都保持正常或高动力状态。然而，移植后的左心室和右心室壁厚度、左心室舒张末期大小和整体纵向应变发生了变化：从术后到第45天，左心室壁厚度为1.2～1.4cm，右心室壁厚度为1.0～1.1cm，左心室大小为3.4～4.6cm。整体纵向应变范围为-25～-36%，表明基线顺应性良好。
经胸超声心动图
图源：研究论文
术后第12天，患者出现腹痛。CT显示小肠璧增厚和游离液体，剖腹探查显示脓性液体，有大肠杆菌和热带念珠菌，小肠璧增厚，存在局部缺血区域，但正在缓解。没有急性缺血或穿孔的迹象。腹腔冲洗后关闭腹部。
术后第5周，患者腹膜炎恢复，给予肠外营养。移植后第40天重新开始场内喂养。住院期间，患者的恶病质恶化，体重从入院时的85kg降至术后最低点62kg。
术后第34天，心内膜心肌活检未见排斥反应。患者能够在没有任何心血管支持的情况下复健（rehabilitate），且移植心脏功能正常，没有出现排异。
心内膜心肌活检。A：第34天活检；B：第50天活检；C：第56天活检；D和E：第60天死亡后尸检（图源：研究论文）
死亡：猪心出现不可逆损伤
术后第43天，患者出现嗜睡，进行气管插管；出现低血压，补液和血管加压素治疗后有所缓解。胸片提示双肺渗出，支气管镜显示右肺一级和二级气道遍布弥漫性浅溃疡，提示病*或真菌感染。
此外，患者每周的mcfDNA检测结果显示猪巨细胞病*（pCMV）显着增加，提示病*感染。为了验证结果，研究团队迅速对移植动物的脾脏样本进行检测，显示供体猪巨细胞病*阳性，表明供体动物可能有潜在的猪巨细胞病*感染。
经过抗病*治疗（更昔洛韦，后改为西多福韦）和免疫球蛋白注射，5天后，患者气道溃疡减轻；移植后47天，患者拔除气管，继续室内复健。
术后第48天，护理人员偶然发现，患者独自坐在椅子上，正在向他们挥手——这是患者天以来第一次起床。
然而，术后第49天晚上，患者出现轻度腹部不适和腹胀，血清乳酸水平上升，并出现低血压和肢端发绀——这意味着移植以来，心输出量在术后首次出现降低。
研究团队迅速对患者进行药物治疗和气管插管，剖腹探查结果没有显示异常。尽管超声心动图显示LVEF为65%～70%，但左心室壁和右心室壁持续增厚，左心室大小持续减小。
当晚，他再次接受ECMO辅助治疗。
术后第50天，心内膜心肌活检未显示抗体介导的急性细胞排斥反应。然而，患者存在局部毛细血管损伤，伴有红细胞外渗和水肿。抗体染色表明毛细血管中存在IgG和IgM（前者含量较高），但C3d或C4d呈阴性。在苏木精-伊红或免疫组织化学（CD3+或CD68+）染色中，观察到心肌细胞缺血，但无细胞浸润。肌钙蛋白I水平升高。
后来的进一步研究确定，从这天开始，异种移植心脏衍生的游离DNA（xdcfDNA）水平，以及异种移植心脏特异性IgG和IgM的血清水平也达到峰值。
研究人员怀疑，患者存在抗体介导的排斥反应的非典型表现，并积极开始治疗：包括治疗性血浆交换、静脉注射免疫球蛋白、补体抑制和B细胞耗竭。
术后第56天，心内膜心肌活检显示病理性抗体介导的排斥。和上次活检相比，间质红细胞外渗和水肿有所减少，但40%的心肌细胞坏死。同样，没有细胞排斥的证据，但染色对C4d、IgG和IgM呈弱阳性，并且在坏死肌细胞区域更为突出，这可能表明非特异性结合。
超声心动图显示LVEF大于70%，右心室功能正常，纵向应变改善（-19.2%）。双心室壁增厚略有减轻，左心室大小保持缩小。ECMO流量可从5L/分钟降至3L/分钟，且无需儿茶酚胺支持。进一步超声心动图未显示心室壁增厚、心室腔大小或整体纵向应变的改善，并且ECMO不能降至2L/分钟以下。
研究人员终于意识到，异种移植物存在不可逆转的损伤。
术后第60天，经家属同意，生命支持系统撤除，世界首例猪心移植患者宣告死亡。
病*感染：失败原因仍不明确
患者死亡后，研究团队对患者心脏进行了初步尸检，结果显示：
心脏重量从移植时的克增加到克；心肌细胞间隔很宽，居中细胞核被纤细条索隔开；肌细胞的坏死是分散的，并与肌细胞完整性的丧失有关；内皮细胞的变化从清晰细胞核到细胞肿胀，有血管完全溶解区域；红细胞以与血管外渗相符的模式分散在肌细胞间隙内。
这些发现，均与典型的异种移植排斥不符。研究团队表示，目前正在进行更多的研究来描述导致这种损伤的病理生理机制。
而此前5月4日《麻省理工科技评论》报道，世界首个接受猪心移植的患者，其死亡原因可能是所移植的猪心中存在病*。
图源：麻省理工科技评论
患者的主刀医生于4月20日在美国移植协会的网络研讨会上表示，患者的心脏中存在猪巨细胞病*，可对心脏移植产生破坏性的影响，也是患者死亡的潜在原因。
而猪巨细胞病*是一种可预防的感染，这是否意味着，这项实验的失败，是由某些可以避免的错误导致的？
在NEJM上线的最新论文中，也对这一部分进行了探讨。
实际上，研究团队对供体动物进行了严格的人畜共患病检查和检测。
对来供体猪的严格饲养包括早期断奶、使用生物安全设施以及对病原体的常规监测。供体猪来自猪内源性逆转录病*（PERV）-C阴性系，每3个月检测一次可能影响猪或人类健康的病原体，包括PERV-A、PERV-B、PERV-C、猪巨细胞病*（pCMV）和猪嗜淋巴疱疹病*（pLHV）。
移植手术后，研究团队在预定时间点对患者进行PERV-A、PERV-B和PERV-C检测。并保留血浆、血清和外周血单个核细（PBMC）以备将来检测人畜共患病。
检验结果显示，供体猪检出PERV-A和PERV-B，未检出PERV-C。检出猪圆环病*3型（PCV3），该病*并未被证明可感染人类细胞，且由于循环阈值高（39），因此认为不属于阳性。此外，未检出其他猪病*性病原体，包括猪巨细胞病*（pCMV）和猪嗜淋巴疱疹病*（pLHV）。
研究人员认为，这些结果提示，通过不摄入初乳、早期断奶和使用生物安全设施等饲养方法，可以成功清除猪病*性病原体。
那么，移植失败的原因究竟是什么？
移植后的猪心脏支持患者存活了7周时间。这样来看，研究团队进行的耗竭T细胞和B细胞诱导方案，联合基于CD40的治疗，可以预防人体对转基因异种移植物的明显排斥。
移植猪心的心内膜心肌活检没有显示急性细胞或抗体介导的排斥反应。直到后期功能障碍发生一周后才观察到补体染色。
明显的突发舒张功能衰竭，以及收缩功能无障碍的整体病理性心肌增厚仍然无法解释。这些发现在人类同种异体器官移植中通常不可见。
移植60天后进行的PCR，结果未显示患者的PBMC中存在PERV-A、PERV-B或PERV-C的证据，这表明病*没有发生向器官接受者传播。mcfDNA检测未显示移植后受者体内存在PCV3的证据。
第20天，mcfDNA检测呈低水平猪巨细胞病*阳性，随后几周水平升高。考虑到饲养实践、器官移植前供体动物鼻拭子标本的PCR阴性以及抗病*预防治疗方案，猪巨细胞病*的检测出乎意料。
目前，不能确定通过血浆mcfDNA或PCR检测到猪巨细胞病*是否代表移植猪心中的病*复制、器官接受者体内的病*复制或移植猪心中遗传物质的脱落。
此外，研究人员在该患者的肺灌洗样本中也检测到了人类疱疹病*6（HHV-6）。HHV-6已被证明与猪巨细胞病*发生交叉反应，并与同种异体移植排斥有关。研究人员认为，有必要进行进一步的病*检测。
异种移植的未来
「无论这次异种移植是否开启了移植的新未来，这份研究都提供了一种新的观察——研究人员如何利用基因生物工程和细胞发育生物学迅速而深刻地解决医学问题。」一篇同期发表于NEJM的评论文章这样说。
文章提到，大约30年前，物种间补体调节的不相容性被认为是异种移植失败的基础原因，基于此，有人提出猪的基因工程作为一种可能的解决方案。验证这个设想用了5年时间，因为基因工程依赖于DNA的随机插入和几代的繁殖，以确保种系修饰。
相比之下，世界首例猪心移植用于生成猪的技术允许在体细胞（或其他情况下的多能干细胞）中引入多个位点特异性修饰，结合重编程和核移植克隆，产生创始动物。
今天，基因工程技术极大地拓展，控制更加精准，修改更加快速，使得能够在动物传代之前就对某些特征和临时修改进行测试。例如，当发现实验性心脏异种移植物发生肥大变化时，作者迅速
猪的克隆固定了引入基因变化和猪的遗传背景，从而加快了对遗传特征的评估，但潜在地减慢了源动物的最佳背景的发现。
评论文章还提到了一个更重要的可能，用于改造猪的基因技术是否可以应用于让猪生成人体组织和器官。多能干细胞和其他类型的细胞越来越多地被探索用于通过器官发生或三维组织工程生成自体器官，这些使用经过改良以抵抗潜在疾病的自体器官可能会避免终身免疫抑制的需要和*性作用。
