给人类移植器官，为什么要用猪的心脏？

罗伯特·蒙哥马利（Robert Montgomery）小心翼翼地走在医院走廊上，他手上拿着一个铺着一层冰块的不锈钢碗，冰块上面是一个鲜活的人肾脏。几分钟前，这颗肾脏还在一名男子体内，而马上它将被移植给另一个人，帮助他继续活下去。

那是去年春天某个周一的上午11点左右，我跟随美国纽约大学朗格尼移植研究所（NYU Langone Transplant Institute）所长、腹部外科医生蒙哥马利进入了手术室，49岁的约翰·普里马韦拉（John Primavera）正躺在手术台上等待接受这颗珍贵的肾脏。手术室里的监视器发出蜂鸣声，音响中播放着夏奇拉（Shakira，哥伦比亚歌手）的歌。

有着数千次移植手术经验的蒙哥马利走到手术台前，慢慢地将肾脏放入普里马韦拉的腹部。这颗苍白的肾脏由普里马韦拉的密友托马斯·肯尼（Thomas Kenny）捐赠，它的大小和形状与一个芒果差不多。蒙哥马利示意我靠近手术台，我看到他取下缝在肾脏上的动脉夹，很快肾脏因血液注入呈现出粉红色，开始随着生命脉动。

这是普里马韦拉第二次接受肾脏移植手术。他患有一种名为肾发育不全（renal hypoplasia）的先天性疾病，肾脏无法完全发育。14岁时，普里马韦拉接受了第一次肾移植，这颗肾脏工作35年后在2022年开始衰竭，他不得不重新开始透析治疗，进入等待肾移植的名单。肯尼从小学起就和普里马韦拉是朋友，他自愿接受测试，结果发现自己与普里马韦拉的组织匹配程度非常高。对于肯尼来说，做这个决定很容易。“我只觉得这是在正确的时间做正确的事情，”他在手术几周后告诉我。

然而，并不是所有等待器官移植的人都像普里马韦拉一样幸运。目前，美国有超过10万人正在等待器官移植，其中大多数人需要肾移植。每过去一天，就有17人在等待中死去。由于后勤和医疗中存在的障碍，以及备受争议的分配系统，在特定时间内可用的器官中，只有一小部分会被器官获取系统采用。对于很多等待器官移植的人，尤其是有色族裔和低收入人群，进行器官移植仍然遥不可及，许多人甚至从未被列入等候名单。

近年来，由于丙型肝炎（hepatitis C）和艾滋病等传染病的治疗取得进展，很多从前无法使用的器官开始变得可用。此外，由于新兴科技的应用，未被移植的器官能在体外保持更长时间的活力，移植时器官的质量也得到了提高。尽管如此，移植器官依然供不应求。

等候名单上的病人们在漫长等待之后悲惨的结局促使蒙哥马利和其他几位科学家开始了一项大胆的实验：尝试将其他物种——特别是基因工程猪——的器官移植到人体内。在过去的两年里，他们在这些被称为异种移植（xenotransplants）的手术中，取得了重大进展。“异种移植”一词源于希腊语中的“xenos“，意为“外星人”或“外来的”。在今年进行的异种移植手术中，猪肾可以在人体内正常工作长达两个月之久。科学家还发现可以通过对猪的器官进行基因调整，使它们与人类更加相容，从而大大降低了人体出现不良反应或人的免疫系统彻底排斥器官的风险。

蒙哥马利把当前不完善的器官移植系统比作依靠化石燃料运行的经济体系，“你可以让燃料燃烧得更干净，可以做出各种不同的改变，但它永远不会真正满足你的需求——可再生和可持续。”在蒙哥马利看来，异种移植便是再生能源。

不过，异种移植仍处于实验阶段，且其中还有棘手的道德问题，比如谁应该接受异种移植，以及如何向接受者传达异种移植所涉及的风险。有些人批评说异种移植会分散注意力，影响解决现有移植系统中的问题。蒙哥马利对此强烈反对，他说：“我在职业生涯中一直努力让现有的移植系统逐步改变。”他认为现在是时候采取更有力的行动了，异种移植就是答案。

可移植器官供不应求

我能理解等待一个可能永远不会到来的器官所带来的焦虑。我的母亲在2019年确诊了肺纤维化（pulmonary fibrosis），这是一种病情不断发展最终致死的肺部疤痕疾病，在确诊后平均生存期为2~5年。这种疾病无法治愈，但肺移植有望延长母亲的生命。像许多需要移植的人一样，我们必须等到母亲的病情严重到足以被列入移植名单（如果还符合移植资格的话），同时又希望她不要病得太严重，以至于无法从接受器官移植的手术中苏醒。我很清楚期待着一场手术奇迹的同时，又要准备哀悼正在离去的母亲是多么痛苦。

蒙哥马利也理解这种焦虑：他曾在2018年接受了一次心脏移植手术，以治疗会危及生命的先天性心脏病。这种病曾一度夺走了他的父亲和一位兄弟的生命。“我对器官移植的兴趣可以追溯到我父亲生病时，”他在普里马韦拉的手术前数个月跟我讲了这些。那会我们在他的办公室里俯瞰曼哈顿中城，办公室的墙上挂满了他在表彰他或妻子（美国大都会歌剧院的一位女中音歌唱家）的仪式上和几任总统合影的照片。蒙哥马利的父亲在50岁时确诊了高危心脏病，心脏移植手术或许可以挽救他的生命，但当时医生认为他年纪太大，不适合进行手术。蒙哥马利的一个兄弟在等待器官的过程中去世了，不过另一个兄弟接受了心脏移植，依然健在。在蒙哥马利病重时，他不知道自己能否及时接受心脏移植手术，结果一颗适配的心脏出现了。蒙哥马利的同事为他进行了移植手术，就在他如今工作的纽约大学朗格尼医疗中心。

2022年，美国移植的器官数量超过42 800个，创造了历史新高，比2021年增加了3.7%。尽管取得了这些成功，但潜在器官接受者的人数仍然远远超过了器官的供应量。随着医疗保健能更好地改善终末期器官疾病，越来越多人将得以存活到进入移植名单，对移植器官的需求也会越来越多。

尝试异种移植

器官移植中供不应求的情况也长期困扰着马蒂娜·罗斯布拉特（Martine Rothblatt），不过她拥有改善这种状况的雄心和能力。我第一次见到罗斯布拉特是在2013年一个有关未来主义和超人类主义的会议上，会议的重点是增强人类对技术的利用。当时，罗斯布拉特已是一位生物技术企业家兼律师，创立了卫星广播公司SiriusXM。她在会议上谈论着将人类意识上传到计算机实现数字永生的目标。不过除了这些遥不可及的畅想，数十年来，罗斯布拉特也资助了大量基础性的研究。她的公司联合治疗（United Therapeutics）推动了近期异种移植领域取得的很多重要进展。

该公司正在投资一些能让肺在体外一直保持活力直至被移植入人体内的系统。这些机器会把氧气和营养物质泵入肺部，同时将肺维持在一定的温度，这个过程也称为离体肺灌注。类似的系统多年来一直用于肾脏和部分肝脏的移植。联合治疗公司旗下肺生物工程公司 (Lung Bioengineering) 的负责人布兰迪·佐夫基（Brandi Zofkie）表示，由于肺非常容易受到损伤或感染，目前只有20%的供体肺可以用于移植。佐夫基的公司使用一种名为XPS的设备来灌注和监测供体肺，该设备已获得美国食品和药物管理局（FDA）的批准，由医疗技术公司XVIVO制造。当供体肺被送往肺生物工程公司的工作间后，工作人员会与移植外科医生进行实时视频和音频通话，评估某对肺是否适合移植。“我们试图消除移植外科医生们可能会拒绝一个器官的所有理由，”佐夫基说。她进一步解释说，我们的目标是治疗一切感染和保持器官功能稳定，在移植前维持或改善供体肺的质量。

尽管取得了这些进步，可移植的器官仍然供不应求。因此，蒙哥马利和其他科学家开始以移植为目的来饲养动物，以探索更丰富的移植器官来源。

人类异种移植的历史至少可以追溯到19世纪。当时的医生会将青蛙的皮肤移植给人。其他一些尝试则更为离奇和怪诞：20世纪20年代，法国的一位外科医生曾将黑猩猩睾丸移植到老年男性体内，试图让这些男性“恢复活力”。更加严肃的尝试发生在60年代，当时少数几位勇敢的外科医生曾将黑猩猩和狒狒的肾脏、肝脏以及心脏移植到了人类身上。一些人在移植手术后不久就去世了，其他人在存活几个月后最终因感染、免疫排斥或其他并发症死亡。

20世纪70年代到80年代，免疫抑制药物的发展使得移植其他物种的器官变得更加可行。1984 年，一个名叫法埃（Fae）的婴儿接受了一颗狒狒的心脏，她活了三周之后免疫系统开始排斥移植器官。这次手术让很多人开始大量关注婴儿可移植器官匮乏的问题，但它同时也凸显出跨物种移植中存在的免疫学挑战。此后，该领域经历了短暂的发展停滞期，直到20世纪90年代初。蒙哥马利说：“在我们能够借助一些新出现的技术取得进展之前，所有的异种移植尝试几乎都暂停了。”

猪器官移植

20世纪90年代又出现了数次异种移植，但人们开始清晰认识到，仅仅依靠更好的免疫抑制药物并不能解决问题。因此，科学家开始致力于修改会引发免疫反应的基因。2000年，PPL Therapeutics公司（现为Revivicor公司）创造了第一批克隆猪，并开始通过基因工程技术修改它们的一些基因，使其能成为人体移植器官的来源。2011年，Revivicor被联合治疗收购。该公司选择猪作为潜在的人类器官供体来源，部分原因是猪易于饲养，但主要原因是它们的器官与人类相似，并且可以长到适合人类接受者的大小。

此外，相比于非人类灵长类动物，猪的数量更充足且已被人类大规模饲养，在道德上更容易被接受。Revivicor的科学家培育了一系列α-半乳糖基因被敲除或灭活的猪，这种基因在动物体内会产生一种引发人类免疫反应的糖。2020年，FDA批准了这些“没有半乳糖”（GalSafe）的猪可作为医疗产品或食品。

两年后，美国马里兰大学（University of Maryland）医学院的外科医生将这种基因编辑猪的心脏移植给了一位名叫戴维·本内特（David Bennett）的男性，这例手术很快成为头条新闻。贝内特患有致命的心脏病，但并不满足心脏移植的资格。不过，根据FDA扩大使用协议（expanded access protocol，有时也称为“同情使用”协议），由于生命危在旦夕，他被许可进行猪心脏移植。

这颗猪心脏在贝内特体内正常运作近两个月后才衰竭。目前，心脏衰竭的原因还不完全清楚，有可能是因为一种未被检测到的猪病毒。根据马里兰大学研究小组在《柳叶刀》（the Lancet）上发表的一项分析性研究，不可抑制的炎症和免疫抑制减弱也可能是影响因素。“外科医生并不喜欢自己的病人离世，”本内特的外科医生巴特利·格里菲思（Bartley Griffith）说，“但这次是突破天花板的重大事件。” 有些人认为本内特已经病得太重，无法从器官移植中受益。但格里菲思说，猪心脏是本内特的最佳选择，而且这次手术为猪器官如何在人体中发挥作用，提供了宝贵的信息。

在本内特手术的前一年，两个独立的团队——蒙哥马利和他在纽约大学朗格尼医疗中心的同事，以及移植外科医生雅伊梅·洛克（Jayme Locke）和她在美国阿拉巴马大学（University of Alabama）伯明翰分校的同事——都在家属同意的情况下，将猪肾分别移植到了脑死亡接受者体内。这些实验性手术是为了证明猪器官可以在人体内发挥作用，且不会造成伤害。

在纽约大学进行的前两次移植手术中，为了更容易检测，医生将猪肾脏与患者腿部的动脉和静脉相连，固定在大腿腹股沟附近。阿拉巴马大学的研究人员则将肾脏移植到了接受者的腹部内部。所有移植的猪肾脏都产生了尿液——这是肾功能健康的标志。实验在几天后就结束了，直到那时，移植的器官也没有出现免疫排异的迹象。2022年6月和7月，由心脏外科医生纳达尔·莫扎米（Nadar Moazami）领导的纽约大学团队将两颗基因编辑猪的心脏移植到了脑死亡的接受者体内，移植的心脏在三天的实验期间内一直功能良好。

阿拉巴马大学综合移植研究所的所长洛克表示，她参与异种移植是为了推动基础科学家的研究向延长生命的疗法转化。“每周我都会接诊大量患者，我们最终都会将他们列入候补名单，”她说，“但我也知道，由于器官短缺，其中很多人在移植机会来临前就会死亡。我认为异种移植作为一种潜在的方法，或能给更多人带来希望。”

更长的实验

尽管人类福祉是其中最大的顾虑，但异种移植也引发了有关饲养动物获取器官的道德问题。动物福利组织质疑杀死动物来拯救人类生命的行为是否道德。异种移植倡导者反驳说，因人类食用而饲养的动物数量远远超过了用于器官移植的动物数量。马施克指出，用于移植的动物可能会受到FDA的严格监管，因为它们的器官将被视作为药物。最大的障碍可能是一个关乎存在主义的问题——将猪器官植入人体的想法可能会让一些人感到不安。然而以往的经验表明，那些被认为不自然的医疗过程可能会变得司空见惯，例如，猪心脏瓣膜和牛心脏组织已经广泛应用于人类医疗。

为了生产更多可用于移植的器官，科学家正在制定许多雄心勃勃的计划。蒙哥马利和其他研究人员正在寻找一些方法从动物的器官中剥离它们的细胞，并在其中植入人类接受者的干细胞，这样一来人体就不会排斥移植的器官。蒙哥马利说，纽约大学的团队计划在未来一年左右的时间里，将这种“去细胞”器官植入到脑死亡的人体内。联合治疗公司正在致力于采用细胞和组织生产可定制的3D打印器官。而还有一些研究正在改变死亡本身的定义：美国耶鲁大学（Yale University）的研究者开发了一种灌注系统，可以在猪死亡后保持其脑细胞和身体“存活”数小时。未来某天，这个系统或许能用来保存用于移植的人体器官，甚至可以让濒临死亡的人复活。

我的母亲在2021年秋季进入了器官移植名单。那年的12月15日，她接到了“那通电话”：有一对可能适合她的肺，是否可以请她尽快到医院接受移植手术相关检查？获得进入器官移植名单的资格是一个艰苦的过程，花了我们近一年的时间。整个过程涉及大量的测试，存在很多可能不合格的因素，而在这一期间，我母亲的健康状况一直在恶化。在她进入名单的几个月后，我们在医院里度过了痛苦的一天，等待着外科医生判断供体肺的质量是否合适。（很多时候它们并不合适，而病人则会被送回家。）医生判断这个肺的质量过关，于是我的母亲被推进了手术室。7小时后，她被医生推了出来，获得了活下来的机会。

如今我母亲已经和她的新肺共处满一年半了。康复过程并不容易。母亲会感觉肋骨非常疼——手术时，外科医生不得不切开她的肋骨以放入移植器官。她还经历过短暂的淋巴瘤威胁。而移植后的康复过程也给我和我的兄弟姐妹带来了沉重的情感负担，我们花了近两个月的时间来照护她，好在她后来恢复得很好。

本文节选自《环球科学》12月刊《跨物种：器官移植新解》一文