打开网页的此刻，美国正有12万多名患者等待着健康的供体，在美国器官共享联合网络（UNOS）的网站首页，这一数字不断被更新，每天就有近20人在苦苦等待移植的过程中失去生命。

中国的情况更为严重。

由于传统观念的束缚，中国人对器官捐赠的接受度很低。据原国家卫生部统计，中国每年有近150万名病人等待接受器官移植手术，但每年接受到移植的不足1万人。

对于大多数需要器官移植的患者来说，最糟的不是病情越来越重甚至死亡，而是漫长的等待。

科学家们试图打通一条解决器官供体短缺的道路——异种移植，即从动物身上获取健康的器官、组织或细胞，将其移植到患者体内发挥功能。以动物为供体的器官移植，需迈过三道坎，即生理功能、人体排异反应和动物自身携带的病毒风险。

最理想的技术路径有两条，通过基因工程方法改造动物器官，或者在动物体内培育人体器官（即人源化）。后者相当于人自己的器官，排异反应更小，更符合人的生理功能。然而，后者所涉伦理问题更严于前者，全球多数实验室还仅处于理论证明阶段。而前者已经积累了大量的研究案例，距离应用更近。

猪是生理指标和人体最接近的动物之一，且实验成本较低，所以全球大批实验室都选用猪作为实验供体。近期，美国哈佛大学和生物技术公司eGenesis的联合研究团队在《科学》上发表了一项成果，利用基因组编辑技术，敲除了猪基因组中可能有害的病毒基因。

这传达出一个信息，一批站在前沿的研究团队正在努力启动异种移植的临床研究，将给全世界急需器官移植的患者点亮希望。

最艰难的一步

排斥反应，不仅是器官移植的最大障碍，更是异种器官移植的珠穆朗玛峰。

世界上第一例异种移植手术发生于1905年。当时，法国医生布兰斯多（Princeteau）将家兔的肾脏移植给一个肾衰竭的儿童，术后移植肾排尿良好。但16天后，患儿死于肺部感染。

此后，法、德、美等国的研究者先后加入到异种移植器官研究中，试验对象包括兔、狗、羊、猴等物种。

将猪的心瓣膜等组织用于人体治疗已有数十年历史。但这些移植物大多为处理后的结构组织支架，原有的猪细胞被去除。真正的异种器官移植，是提供有活力的猪器官和细胞，在临床移植到人体后，它们能继续保持生理功能，且能克服免疫排斥反应。

最著名的异种器官移植案例发生在美国南加利福尼亚州。1984年10月，女婴费伊诞生。不幸的是，她的心脏存在缺陷，供血能力不足，只能维持几周生命。为了拯救费伊，医生将一颗七个月大的狒狒的心脏移植入她的胸膛。遗憾的是，费伊在21天后死于排斥反应。

异种器官移植的免疫排斥反应非常复杂，会发生超急性排斥反应、急性血管排斥反应、急（慢）性细胞性排斥反应等。最为凶险的超急性排斥反应，源自猪体内物质半乳糖分子（α-GAL）与人体体内抗体和补体联合产生的剧烈排斥反应。一旦发生，被移植的猪器官往往会在几分钟至数小时内，出现血栓、水肿等现象，并最终坏死。

近两年大热的基因组编辑技术解决了这个问题，直接、彻底地敲除猪基因组中的α-GT基因，使得被移植的猪器官中不含α-GAL。异种移植最大的突破就是通过基因组编辑，提高了猪组织移植后的免疫保护，降低了免疫排斥。

猪的基因组包含30亿个碱基对，基因修改就像打靶一样。江苏省异种移植重点实验室主任、南京医科大学特聘教授戴一凡对《财经》记者说：“利用这个技术做免疫排除研究，比传统手段要快很多。”

基因操作已经在几代动物中证实稳定。目前基本上不受超急性、急性细胞性排斥反应的限制，但其他问题仍突出，如移植体内会发生血栓性微血管病或受体内发生系统性消耗性凝血病，这有待进一步的研究去解决。

剪除病毒

其实，在动物实验中，科学家们首先想到的是人类的近亲灵长目动物，猴子、狒狒、猩猩等作为器官提供者似乎顺理成章。很快，他们发现灵长目动物每胎产仔少，成熟周期长，不够用，实验成本高。

更要命的是，灵长目动物体内可能携带危险的病毒。

北京大学医学部实验动物科学部主任郑振辉告诉《财经》记者，一个物种的进化程度越接近于人类，其传播疾病的危险就越大。像艾滋病就是灵长目动物传给人的。基于伦理和安全考虑，灵长目动物被禁止作为异种器官移植的供体。于是，科学家的聚光灯逐渐集中到猪的身上。

猪具有多重优势，其器官与人体器官形状、大小相似，生理性质相近，而且繁殖能力强，生长周期短。

在20世纪90年代初，猪的神经元细胞被植入帕金森病人的大脑，至今这些被治愈的患者中还有人在健康地生活，没有帕金森的症状。

但好景不长，科学家在猪的基因组中发现了内源性逆转录病毒（PERV）。其传播途径是通过遗传，而不是猪与猪之间的接触。所有的猪都含有PERV，这对猪本身无害，但令人担忧的是，当进行以猪为供体的异种移植时，PERV会不会从猪的基因组“跳”到人的基因组中，成为一种新的异种病毒在人群中传播？相关研究也不能给出确定性答案。实验表明，在接受过猪器官移植的小鼠体内发现了PERV的感染，但在狒狒体内又没有发现类似情况。

“国外过去20年一直在研究，国外有些实验室收集了几百例猪细胞移植案例病人的血样，实验发现没有病毒传播，可以基本得出结论这个病毒不重要，对患者没有危害。”戴一凡说。

不过，也有研究者建议对异种移植持谨慎态度，毕竟病毒感染有潜伏期和体内突变的可能性。

中国社会科学院研究员、生命伦理学家邱仁宗告诉《财经》记者，“首先应该用动物实验证明安全有效，并经过专家鉴定，确认动物实验有效度，才可能考虑制订临床试验的计划，临床试验首先应在没有人器官来源，不移植就要死亡的病例上做，并事先征得病人同意。”

2005年4月，世界卫生组织（WHO）在日内瓦发布异种移植咨询性磋商会的声明称，迄今为止，没有迹象显示利用诸如猪类的其他动物进行的异体移植发生感染的情况。然而，异体移植具有在某时发生这类疾病的潜在危险。

基因组编辑技术或许能敲除猪基因组中可能有害的病毒基因。“我们在过去的一年内，证明了技术上的可能性。”哈佛大学医学院遗传学系博士后杨璐菡告诉《财经》记者。

杨璐菡的团队掌握了一把“剪刀”——CRISPR技术。作为基因组编辑三大利器之一，CRISPR技术2012年由加州和欧洲的科学家共同发现，并在短期内迅速强大。在不到两年时间里，CRISPR技术从一个不太确定有用的想法，变成一项几乎所有生物学毕业生都要掌握的技能，并被寄希望可能获得诺贝尔奖。

此前，大多数的基因组改造都是一个基因层面的修改，不能实现多个基因的敲除、插入。CRISPR技术使一切变得简单而高效，能同时作用于多个靶位点。

杨璐菡团队利用CRISPR-Cas9将猪细胞中的62个PERV基因拷贝进行修改，并且保持了基因组的完整性。之前这一技术的最高纪录也就是一次改造6个基因拷贝。要打靶62个基因，意味着要将打靶的效率提高近两个数量级；而且还必须打得准，不能把别的地方给破坏了，否则会影响猪的生长发育或带来其他不可预测的风险。2015年10月11日《科学》网站刊登了这一研究结果。

临床实验还有多远

许多发达国家政府和大公司竞相投巨资开展器官移植用猪的研究，并描绘出一幅美丽的图景，未来的“器官农场”中会有充足的供体，向病人们提供肾、心脏、脾、胰、肝等异种器官。

郑振辉分析，异种器官移植不但能解决器官短缺，优点还在于，移植的器官可以提前预定，总处于新鲜状态；医生有了足够的时间，可按计划对患者进行充分的预处理；对猪进行遗传或生化操作，除了降低排斥反应的危险，甚至可以表达一些新的基因或生化过程来满足患者的需要。

获得这些新鲜器官最理想的方法是，把一个人的诱导性多功能干细胞打到猪体内，定向培育出与干细胞提供者完全匹配的人体器官。但还有太多的未知，人的细胞在猪的胚胎发育时，能否顺利发育成器官还不确定。目前，戴一凡团队已经做出了没有肺的猪胚胎，然后会将人体干细胞注入进去，希望能长出人类的肺。美国萨克生物研究所（Salk Institute for biological studies）、斯坦福大学也已展开类似研究。

这类研究涉及的伦理问题实在太多了。比如人的器官长在猪的神经系统会不会有人的思维，人的干细胞长在猪的生殖系统会不会产生人的精子、卵子等。

因此，科学界的火力还是集中在异种移植研究。已有的大动物实验显示，异种移植到灵长目动物的猪器官和细胞，最长存活期依次是：微囊包裹的胰岛、神经元、胰岛、角膜、肝细胞、异位心脏、肾脏、原位心脏、肝脏、肺。其中，肺、小肠和心脏的移植还不成熟，已有的实验不是原位移植。如心脏实验中，是把猪的心脏放到猴子肚子里，只看有没有排斥反应，不计功能。

“现在只是解决了排斥反应问题，下一步要解决功能问题，在功能性得到解决以前还不能做临床研究。”戴一凡说。

进展快速的首推猪胰岛移植。戴一凡的团队用经基因改造的猪胰岛在猴子身上进行试验，胰岛在猴子体内存活了400天，还使得猴子血糖回归到正常数值，不再依赖胰岛素。

用于实验的猪通常为克隆猪。基因组编辑技术降低了供体猪培育的费用，将效率提升几十倍。2014年戴一凡团队培育了100多头克隆猪，成本约250万－300万元。100多头猪并不是用于一次实验，根据不同的课题，可以移植不同的细胞类型，敲除基因和插入基因不同，同一种细胞要重复做六次到八次实验。

看上去一切都已就绪，理论上，当人体排异障碍被扫清后，就可以做临床实验。可至今没有一个实验室走到临床阶段，都还在大动物实验上尝试。原因在于美国FDA盯得很紧，除了人体排异反应，还有超洁净的养殖环境。

超洁净环境牵涉到外源性感染，FDA明确列出了一些猪携带的有害病毒和细菌，移植的器官在用于人体之前，需要检测供体猪，不能携带这些病毒和细菌。目前，各实验室的养殖猪的环境仅比普通猪养殖环境略好。

保有一个超洁净的养殖基地需一笔巨大的投资，不是一个实验室能够承担的，这让各个研究组挠头不已。前期投资特大，风险也大，企业也还在犹豫。

戴一凡分析，大动物实验很多实验室已经完成，大规模临床研究就等企业来承担和推动，目前最有希望投资临床研究的是从事生物技术的美国联合治疗公司（United Therapeutics Corp），可是它此前没有做最有希望获临床批文的胰岛、心脏、肾脏等的移植研究，主攻方向是肺，而猪的肺几乎没有希望上临床，排异反应很严重。

在中国，如果地方政府有意愿，可能起到实验室跟企业之间的中介作用。深圳市政府认为这是一个新兴的领域，于是通过2010年10月推出的引进高级人才计划——“孔雀计划”来直接支持引进生物领域人才，深圳市政府也有意愿帮助建小型的实验用猪舍，之后，产业化阶段引入企业。

如果现在启动建超洁净猪舍，一年可建成，“从较为成熟的胰岛移植入手，大约再有一年多就可以做临床研究”。戴一凡分析，第一代实验室养殖的猪不能用于移植，它们生下的小猪才能用，第一代实验猪长到八个月后可以受孕，四个月后生小猪，再有一年就可以从小猪体内提取胰岛做临床移植用。因此，大约两年以后就可以做胰岛的临床实验。

可见，异种器官移植的临床还需要数年时间，但一批猪组织和细胞异种移植的临床试验将很快成为现实。