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题目：Design and testing of a humanized porcine donor for xenotransplantation
期刊：Nature
IF：69.504
发表时间：2023年10月11日
通讯作者单位：剑桥大学
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06594-4
主要内容：
对猪基因组的大量改变 - 去除三个抗原编码基因，增加七个人类基因并消除逆转录病毒 - 允许肾脏移植到猴子体内，这对临床试验有影响。
在《自然》杂志的一篇论文中，作者描述了将基因工程微型猪（Sus domesticus）的肾脏成功移植到食蟹猴（Macaca fascicularis）中的过程。作者强调了对猪基因组所做的许多修改，在体内和体外表明这些改变是合理的，并且它们可能有助于克服将猪器官移植到人体体内的免疫障碍并延长器官的存活时间。
在 1970 年代和 1980 年代，将人体器官从供体移植到受体成为器官衰竭的公认疗法。但从那时起，用于这种“同种异体移植”的器官的可用性并没有太大变化，尽管替代程序（例如心脏机械循环装置）有所改进，但一些患有终末期器官疾病的人仍然在等待合适的供体器官时死亡。异种移植——将动物器官（异种移植物）移植到人体体内——可以克服这一缺陷，并挽救许多人的生命。
猪是最有前途的供体动物，因为其基因组具有修改其基因组所需的技术，妊娠期短，它们迅速生长到与人类相容的大小，并且它们的器官在解剖学上与人类相似。但是，克服人类免疫系统对猪器官的复杂排斥已经提出了40多年的挑战。在过去的几年里，改进的基因编辑技术（CRISPR技术）和改良的免疫抑制方法导致了令人鼓舞的临床前异种移植存活实验，并于2022年1月进行了首次转基因猪心脏移植到人类受体，为该领域注入活力。
作者现在描述几年的研究成果，这些研究强调了阻止预先存在的灵长类动物（人类或非人类灵长类动物（NHP））抗体与引起异种移植排斥反应的猪分子相互作用的重要性。先前涉及许多研究小组的工作通过单独去除这些抗原，揭示了三种主要免疫原性碳水化合物分子在猪中的作用。所讨论的抗原是半乳糖α-1,3-半乳糖、SDa 和 Neu5Gc，它们通过敲除编码产生它们的酶的基因（α-1,3-半乳糖基转移酶、B4 半乳糖苷酶和 CMAH）从猪基因组中去除。
CMAH基因在临床前非人灵长类模型中的重要性值得怀疑，但去除它似乎对于移植到人类中至关重要。非人灵长类表达CMAH，但人类不表达;据认为，从猪身上去除该基因会暴露猪器官中的新抗原，这些抗原可能会在非人灵长类受体中引起免疫排斥。这些抗原尚未被表征，但鉴于人类缺乏CMAH，这样做可能在临床上无关紧要。
在他们的工作中，Anand等人。去除所有三种碳水化合物抗原，并通过改造猪表达七个人类基因来克服猪和灵长类动物之间的各种其他分子差异。这些基因编码的蛋白质涉及：保护血管内壁的细胞（CD46 和 CD55 蛋白，它们是称为补体级联的途径的一部分）;防止不必要的血凝块（内皮蛋白C受体和血小板调节素）;并产生对异种移植物（抗吞噬蛋白 CD47、血红素加氧酶 1 和抗细胞死亡蛋白 A20）的炎症反应。这些修饰与先前单独和集体报道的修饰相似，除了其他组也敲除了生长激素受体，并且没有敲除 A20。敲除这种受体是解决猪快速生长速度所带来的问题的一种解决方案：尽管这种快速生长对异种移植供应链有用，但猪器官可能会长出超过灵长类动物的受体。另一种解决方案是使用迷你猪供体（图1），如Anand等人。已经做到了。
总的来说，作者对猪的基因组进行了69次基因修饰，以克服器官排斥反应。他们研究的一组独特修饰是去除了猪内源性逆转录病毒（PERV）基因的所有59个拷贝，占69个改变的86%。这可能不是真正必要的，但是，正如作者所指出的那样，它确实可以防止这种病毒的激活。
PERV不会引起猪的疾病，但有（有限的）体外证据表明它可以感染人体细胞。然而，到目前为止，还没有体内证据表明人类移植受者（无论是死者还是活着者）会传播疾病。与Anand等人来自同一研究小组的工人。之前已经描述敲除所有 PERV 基因拷贝及其带来的益处，但现在不再进一步讨论该主题。对接受异种移植物的人及其直接接触者进行长期筛查至关重要，以确保在猪基因中发现的病毒不会在以后被激活，并且不会传播给人类。
尽管对供体猪进行了如此广泛的基因改造，但所有研究都发现，对受体的免疫抑制仍然是必要的，需要新药来阻断所涉及的通路（例如CD40-CD40配体通路）。在理想情况下，仅基因修饰就可以防止异种移植物排斥反应，并且受体会诱导对供体器官的某种形式的耐受性。阿南德等人。然而，得出的结论是，将人类基因添加到猪身上确实提供了额外的保护层（超出了免疫原性基因敲除提供的保护），并有助于延长食蟹猴的异种移植存活时间——补充了其他报告。
阿南德及其同事的论文 - 以及临床前非人灵长类模型和人类中成功的异种移植的其他报告 - 表明现在是临床转化这项重要技术的时候了，它有可能挽救生命，否则这些生命将因人体器官短缺而丧失。从非人灵长类临床前模型中仍有很多东西需要学习。但是，只有临床试验，招募那些被排除在所有其他治疗希望之外的人，才能真正加深我们对这一非凡程序的理解，并有助于实现这项技术的潜力。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06594-4
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