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57岁的大卫·班尼特完成了“实验性”心脏移植手术。
这颗心脏来自一只1岁大、重240磅的“转基因”猪。
基因修饰是利用分子生物学技术,去除动物基因中容易引起排斥反应的部分,使被移植的动物器官能够与人体相容并长期存活。
实施该手术的美国马里兰大学医学中心(UMMC)正式宣布,这是世界上首例转基因猪心脏移植手术。
当地时间1月10日,手术后第三天。UMMC心脏移植项目主任Bartley Griffith医生说,Bennett仍然需要体外膜氧合(ECMO)来替代心脏的部分泵血功能,但总体情况稳定良好,没有超声检查。严重的免疫反应。
"要么死,要么移植猪的心脏,"在手术前一天,班尼特说他非常清楚自己的状况。
他说他接受了猪的瓣膜移植手术,他最喜欢的食物是培根。“这是一场豪赌,也是我生存的最后选择。但如果可能的话,我还是希望能移植一个人的心脏。”
由于复杂的遗传性心脏病,班尼特患上了终末期心力衰竭。2020年10月,他的身体状况突然恶化,因心律失常入院,危及生命。
他的治疗方案很难制定。包括UMMC在内的几家美国移植中心评估说,班尼特的心律失常很严重,不适合植入人工心脏。但基本情况是没有资格进入器官移植等候名单。
即使他在名单上,班尼特能及时等到器官的机会也很渺茫。
根据器官共享联合网络(UNOS)的数据,2021年大约有41354名美国人将接受器官移植,其中包括超过3800例心脏移植。
根据美国政府的数据,每天大约有17人因等待器官而死亡。
UMMC提出了“另一种可能性”:异种移植,即使用动物器官进行拯救生命的手术。
据BBC报道,异种移植可以追溯到1682年。
当时,荷兰外科医生扬佐恩·范·米克伦说,他用一块狗骨头碎片修复了一名士兵的头骨。听到这个消息后,教会立即要求他把它取出来,但发现伤口已经愈合了。
这名士兵的后续行动尚不清楚。但世界各地医学科学家对异种移植的探索从未停止过。
20世纪以来,相关的外科报道层出不穷。
1905年,法国完成了世界上第一例兔肾切片人类移植手术。接受者是一个患有肾衰竭的孩子。术后16天,患者因排斥反应导致肺部感染死亡。
第二年,同样是在法国,一个猪肾和一个山羊肝被移植到两位女性病人身上。两人都在手术后不久死于服用免疫抑制药物引起的严重感染。
1984年和1992年,医生们分别用狒狒的心脏和肝脏进行了人体移植手术。患者在手术后几周内死于排斥反应。
2003年,异种移植进入了一个新的阶段。美国Revivicor公司创造性地对克隆猪进行了基因改造,培育出第一代“医用猪”。这被美国《发现》杂志列为年度100项重大科学发现之一。
Revivicor这个名字也许并不广为人知,但它的前身ppL Therapeutics,一家生物技术公司,却已名扬天下——它创造了世界上第一只克隆绵羊“多莉”。
问题是,为什么Revivicor选择了偶蹄猪进行研究,而放弃了与人类物种和解剖结构相似的灵长类动物,如猩猩和狒狒?
对Revivicor的分析指出,因为“二哥”很好用。
猪和人的饮食习惯和代谢水平相似,体温和心率相似。
猪的一些器官的“性能参数”也与人类相似。例如,猪的心脏和人的心脏大小差不多,有类似的管道分布和功率输出。
此外,灵长类动物有很长的代沟。特别是,猩猩和狒狒每一代生育10年,一胎一幼崽,饲养它们的成本很高。猪一窝饲养,成熟时间一年以上,适合定向育种和规模化育种。
更重要的是,猩猩和狒狒是人类的“近亲”。它体内的一些病毒,如猿猴免疫缺陷病毒,很容易传染给人类。当它们的器官被移植到人体中时,更强大的病毒可能会孵化出来。
猪体内的病毒感染人类的可能性较小。2015年,美国哈佛大学的一个研究小组利用基因编辑技术,敲除了猪群体基因组中的内源性逆转录病毒pERV(内源性逆转录病毒),清除了猪器官移植的隐患。
先前的研究表明,含有pERV类病毒的猪细胞在与人体组织孵育时,有被激活和感染人体细胞的风险。
猪是异种移植的最佳选择,这已成为国际共识。
目前,猪心脏瓣膜和猪胰腺细胞已成功进入人体。猪皮也被用作烧伤病人的临时移植器官。
2018年12月,《自然》杂志发表了Bruno Reichart团队成功改造转基因猪心脏的惊人成果,移植到狒狒,最长生存时间为6个月。
两年后,《循环》(Circulation)杂志在马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)发表了一篇文章,称猪的心脏有望成为人类心脏移植的供体。
该文章预测,人类最早可能在2021年底接受猪心脏移植。
这个预测现在看来真准。
2021年12月31日,美国食品和药物管理局(FDA)通过“同情使用”条款,为大卫·贝内特(David Bennett)的实验手术授予了“紧急授权”。
手术中使用的猪心脏捐献者来自Revivicor公司。
UMMC说,这只专用的猪接受了10个独特的基因修改。包括敲除3个基因以减少人类免疫系统的侵略性排斥反应。
敲除1个生长基因,防止移植后猪心脏继续生长。
此外,6个人类基因被编辑并插入到供猪的基因组中。其目标是使猪的器官对人类免疫系统更有耐性。
UMMC还使用一种创新药物来防止器官移植后的排斥反应。
UMMC说,转基因动物器官在贝内特的体内发挥作用,没有立即遭到排斥。这次手术的结果可能会改变世界上许多人的命运。
“我们从未在人类身上做过类似的事情。我认为我们给了他一个比继续服药更好的治疗选择。所有的风险和回报都是未知的。他能活一天、一周、一个月还是一年,我不知道。”
“这是一个分水岭事件,”纽约大学朗格尼医学中心(NYU Langone Medical Center)移植研究所所长RobertA Montgomery说。
2021年10月,在患者家属的同意下,Montgomery还完成了异种移植手术。
他将一只转基因猪的肾脏移植到一个脑死亡的终末期肾病患者身上。
这种手术方法不同于实际的移植。猪肾未植入患者体内,而是附着在患者腹部外侧大腿血管上。
这是因为在异种移植手术中,人体血管和动物器官的吻合部位经常出现问题。
Montgomery在接受《纽约时报》采访时表示:“移植的器官几乎立刻就能正常工作。该器官在体外也能工作,这一事实有力地表明,它在体内也能很好地工作。”
针对患者和媒体普遍关注的“异种移植何时能得到广泛推广”,UMMC团队表示,仍有许多问题需要回答。
根据国际异种移植指导委员会的意见,异种移植研究进入临床的前提是60%的动物实验受者存活3个月以上,并且至少有10个连续的移植实验。
这项临床试验的目标是永久替换原来的器官,超过50%的受者必须存活6个月以上。
接下来的六个月对班内特和器官移植界来说尤为重要。
Montgomery在接受《纽约时报》采访时表示:“如果成功,转基因猪将成为一种可持续的、可再生的器官来源,相当于器官所提供的太阳能和风能。”
目前,这些“医用猪”的生产能力和生产许可证得到了保障。
2020年12月,美国FDA向Revivicor的转基因猪GalSafe颁发了销售许可证。
与传统的猪不同,GalSafe猪被敲出细胞表面的α -半乳糖分子。这种分子广泛存在于猪、羊、牛和其他“红肉”动物的细胞表面。有些人对红肉有过敏反应,他们都依赖红肉。
除了使人过敏,α -半乳糖分子也是免疫排斥的主要原因之一。因为在进化到灵长类之后,体内就没有半乳糖了。
根据FDA的说法,GalSafe猪可以直接食用,也可以用来加工和生产不含半乳糖的医疗产品,比如血液稀释药物肝素。
Revivicor对GalSafe猪的最大希望是生产出异种移植的器官。
2017年,全球最大的猪肉生产商史密斯菲尔德食品公司(Smithfield Foods)宣布成立一个新的独立生物科学部门,致力于饲养“医用猪”,希望形成用于人体移植的猪器官生产链。
据称,这些猪是通过剖腹生产的,出生后立即与猪妈妈分开,并被送到超清洁的猪舍进行人工饲养。
猪舍是无菌无毒的,养殖人员进入猪舍前要洗澡、换衣服。总而言之,它比一些地方干净。
(来源:互联网,仅参考)
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