豬3.0有望解決異種器官移植難題？或成為臨床異種器官移植雛形

9 月 21 日，杭州啟函生物科技有限公司（以下簡稱為「啟函生物」）聯合創始人兼執行長楊璐菡博士團隊在 Nature 子刊 Nature Biomedical Engineering 上發表文章。啟函生物的科學家將 CRISPR-Cas9 和轉座子技術結合在一起，培育出了「豬 3.0」。豬 3.0 具有 13 個獨立的基因修飾，用以修改豬與人之間免疫和凝血方面的不兼容，並根除了豬內源性逆轉錄病毒。這項研究早先在 2019 年 11 月發表在 bioRxiv 預印本上。

啟函生物的楊璐菡博士談到：「這是啟函的第一例兼備兩種功能的可用於臨床的異種器官移植雛形，這個成果讓我們備受鼓舞，現在我們正在靈長類動物身上測試做出來的器官的有效性和安全性。」

全球每天有 17 人在等待器官移植中死去，每 9 分鐘就會有一個人添加到移植等待列表中。截至 2020 年 9 月，全球等候器官移植的人數超過了 10 萬人，而供體數量緊缺。

異種器官移植隨之而生，豬與人的器官大小、生理構造相近，生產周期較短，是目前異種器官移植的最理想供體。但是異種移植面臨兩個重要的問題：（1）豬內源性逆轉錄病毒（Porcine Endogenous Retroviruses，以下簡稱「PERVs」）跨物種傳播的風險；（2）豬移植物與人類受體之間的免疫和生理分子不相容性。

PERVs 是嵌在細胞內基因組的病毒，在豬身體裡面不會有毒性。但當豬的細胞和人的細胞接觸時，這種病毒會從豬的基因組 「跳」 到人的基因組中，對人形成毒性。異種病毒傳播最典型的例子就是愛滋病病毒（一種逆轉錄病毒）從靈長類動物（非洲猩猩 / 猴子）傳播到人類。

豬器官和人類免疫系統不兼容是指某些聚糖表位，主要包括豬特有的α-Gal（半乳糖-α-1,3-半乳糖），Neu5Gc（N-糖基神經氨酸）和 SDa 表位，人血清中的抗體與這些表位結合後可以通過激活補體級聯反應引發超急性排斥（HAR）。GGTA1（α-1,3-半乳糖基轉移酶），CMAH（胞苷單磷酸-N-乙醯神經氨酸羥化酶）和 B4GALNT2（β-1,4-N-乙醯-半乳糖胺基轉移酶2）的遺傳失活可去除α-Gal，Neu5Gc 和 SDa 表位，減弱這種快速的移植排斥反應。

2017 年楊璐菡團隊培育出內源性病毒失活的小豬 1.0。接下來，研究人員敲除了一些免疫反應的基因後插入了一些抗免疫反應的基因，同時也編輯了部分調節凝血反應的基因，2018 年，豬 2.0 誕生。

此次新研究中，啟函生物的研究人員將 CRISPR-Cas9 和轉座子技術結合在一起，他們在豬的體細胞中移除了 3 個基因，這 3 個基因編碼的酶有助於引發免疫反應。同時，植入了 9 個基因，其中 6 個為抑制人體免疫反應的基因，3 個調節凝血的基因，並根除了 PERVs。

圖 | 豬 3.0 誕生過程（來源：上述文章）

豬 3.0的誕生標誌著異種器官移植在安全性和有效性上邁出了重要的一步。「該項研究標誌著啟函生物為數以百萬計等待器官移植的病人帶來了希望。」麻省總醫院移植科主任 James F. Markmann 表示。

「目前據我們觀察，經過基因編輯的這些豬是健康的，可孕可育，而且下一代可以把遺傳信息傳過去，從研發的角度來看，我們覺得這是在穩健的往前走」，楊璐菡對生輝說道。

楊璐菡表示：「啟函生物目前以兩個平臺為支柱，第一個是多基因打靶的能力，第二個是免疫移植學的知識，通過基因打靶，實現把一個細胞或者器官變得具有免疫兼容的能力。希望啟函生物能以多基因編輯為技術平臺，做出新型的細胞和器官產品，所有人可以安全有效使用，不再是醫療程序，而是真正和人體免疫兼容，安全有效的產品。」