CMAHP

撰文丨王聪2022年1月10日，马里兰大学医学院宣布完成了世界首例基因编辑的猪心脏人体器官移植，这项研究成为异种器官移植的里程碑，为广大苦苦等待供体器官的患者带来了新曙光。2024年1月18日，eGenesis公司和OrganOx公司宣布进行了世界首例基因编辑的猪肝脏对脑死亡患者的体外灌注，eGenesis是一家致力于解决全球器官移植短缺的生物技术公司，OrganOx是一家专注于体外器官灌注治疗应用的医疗器械公司。该研究中的患者因脑出血导致了脑死亡，在他的心脏还在跳动时，他的家人慷慨捐赠参与了这项研究。研究团队使用了eGenesis公司开发的基因编辑猪肝脏，将其连接到OrganOx公司的体外肝脏交叉循环（ELC）设备，让该捐赠者的血液通过基因编辑猪肝脏进行循环（该患者自身的肝脏仍然保留在体内）。整个灌注过程中保持稳定的血流、压力和pH值，同时有强劲的胆汁生产，没有观察到排异反应，在连续灌注72小时后，研究团队按原计划选择了停止这项研究，此时肝脏看起来依然健康。接下来，研究团队将在自身肝脏已被切除的已故捐赠者中进一步研究该方法，以确定未来使用猪肝脏灌注系统作为肝脏移植潜在桥梁的可行性、安全性和有效性。他们还希望评估该方法在那些肝脏仍然可以恢复的患者中的应用，类似于对严重心肺疾病患者使用的体外膜肺氧合（ECMO）。在全世界范围内，每年有大量患者因各种形式的肝衰竭入院，而现有的治疗选择有限，肝衰竭患者面临很高的死亡风险，如果使用与人体兼容的基因编辑猪肝脏来支持患者的肝脏功能，可能为患者的自体肝脏恢复或等待肝移植提供时间。eGenesis和OrganOx正在合作开发这项技术，目前正在向美国FDA提交研究性新药（IND）申请，以启动一项首次在人类身上进行的临床研究。eGenesis总裁兼首席执行官 Michael Curtis 博士表示，我们向捐赠者及其家人致以最深切的感谢，感谢他们帮助这一重要的医学成就成为可能，并为未来为许多需要肝脏支持的患者提供潜在解决方案铺平了道路。主导这项手术是宾夕法尼亚大学移植研究所所长 Abraham Shaked 医生，他表示，这项研究的成功为进一步探索使用先进的基因组工程开发的器官产品提供了支持，为经历器官衰竭的个体提供新颖、高质量的治疗选择。OrganOx首席医疗官 Peter Friend 教授表示，这项研究标志着我们朝着有效治疗急性肝功能失代偿的旅程中的一个关键里程碑。OrganOx ELC系统与eGenesis的基因工程猪肝脏相结合，将现代器官灌注技术与整个肝脏的功能连接起来，为危重病人提供一条生命线——为他们自己的肝脏恢复或接受肝脏移植提供了时间。一直以来，有两个关键障碍阻止了异种器官移植的成功：病毒在物种间传播的潜在风险物种间免疫介导的不相容性导致器官排斥CRISPR基因编辑技术的应用使得我们可以更精准、更高效地解决上述障碍，eGenesis公司基于George Church、杨璐菡等人的研究，创造了可以解决上述两大障碍的基因编辑猪，从而提供人类兼容（HuCo™）器官和细胞来解决移植供体短缺危机。该研究中使用的基因编辑猪肝脏，与eGenesis公司去年在 Nature 期刊发表的具有里程碑意义的临床前研究中使用的基因编辑猪肾脏具有相同来源。2023年10月11日，eGenesis公司的研究人员在 Nature 期刊发表了题为：Design and testing of a humanized porcine donor for xenotransplantation（人源化猪异种移植供体的设计与试验）的研究论文。该研究报道了将基因编辑猪肾脏移植到非人灵长类动物（NHP）体内的手术设计和成功过程。该研究使用尤卡坦迷你猪作为供体猪，对其进行了创纪录的多达69处基因编辑，敲除了会引起排异反应的表达聚糖抗原的3个基因（GGTA1、CMAH和B4GALNT2L），敲入了7个人类基因以减少灵长类免疫系统的对抗，这7个人类基因包括补体相关的CD46和CD55、凝血相关的THBD和PROCR、先天免疫相关的CD47，抑制缺血再灌注损伤、细胞凋亡和炎症的TNFAIP3和HMOX1。另外59处基因编辑则是让猪逆转录病毒基因的所有拷贝失活。经过上述基因编辑的猪肾脏在移植给食蟹猴后存活时间显著延长，可达176天，而只敲除表达聚糖抗原的3个基因的猪的肾脏移植后只存活了24天。这说明，敲入的人类基因能在一定程度上预防排异反应。通过结合免疫抑制疗法，猪肾脏能够提供长达758天的食蟹猴的长期存活时间。这项异种器官移植的里程碑式临床前数据，证明了基因编辑的猪肾脏可以在异种移植后长期存活，在移植到非人灵长类动物（NHP）后能够维持器官功能并存活超过两年时间。这些结果显示出今后猪器官移植到人体的前景，并推动该技术向临床测试更进一步。eGenesis公司的研发管线参考资料：1. https://egenesisbio.com/2. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06594-43. https://www.pennmedicine.org/news/news-releases/2024/january/first-successful-external-liver-perfusion-using-a-porcine-liver封面图来源：pixabay点击阅读原文，查看更多精彩内容

器官衰竭是一种危及生命的疾病，器官移植被认为是治疗器官衰竭的黄金标准。然而，器官移植供需差距巨大。长期以来，科学家们一直试图通过使用动物器官来解决器官资源短缺问题，这一领域被称为异种移植。生物谷近期已报道过两篇关于基因编辑猪肾脏在异种器官移植中的应用，然而，目前依然缺乏长期的生存数据，来证明猪器官的安全性和有效性。近期，美国eGenesis公司公布了一项概念验证研究的长期生存数据，该研究评估了移植到食蟹猴模型中的人源化猪供体肾脏，其中一位受试对象的存活时间超过两年（758天）。本项研究成果代表了迄今为止异种移植领域最大、最全面的临床前数据集，并将支持eGenesis肾脏移植主要候选药物EGEN-2784的临床开发。本项研究成果以“Design and testing of a humanized porcine donor for xenotransplantation”为题目，于2023年10月11日发表于Nature杂志上。本研究由eGenesis公司创新部高级副总裁 Wenning Qin负责，据公司官网介绍，Wenning Qin在基因编辑领域具有25年的工作经验，专门从事包括啮齿动物和猪模型在内的模型生物的基因组编辑。 Wenning Qin（图片来源：https://egenesisbio.com/about/）这次的猪猪有什么不一样？ 本期的主角：尤卡坦小型猪（Yucatan miniature pig），体长1米左右（图片来源：https://americanminipigassociation.com/mini-pig-breeds/yucatan-breed/）研究人员对猪供体共进行了69次基因编辑：（1）敲除了3个参与合成与超急性排斥反应有关的聚糖抗原的基因，分别是GGTA1、CMAH和B4GALNT2L；（2）插入了7个与调节排斥反应相关的人类基因，分别是CD46、CD55、THBD、PROCR、CD47， TNFAIP3和HMOX1。这些基因参与调节炎症、先天免疫、凝血和补体等信号通路；（3）敲除猪逆转录病毒基因的59个拷贝。 猪供体的基因编辑示意图（doi: 10.1038/s41586-023-06594-4）插入7个人类基因，并结合免疫抑制疗法，显著提高移植受体生存期研究人员将三种类型的基因编辑猪肾脏（3KO：敲除3个聚糖原基因；7TG：插入7个人类基因；RI：敲除猪逆转录病毒），移植到食蟹猴体内。这些实验猴还同时接受了免疫抑制疗法，包括B淋巴细胞和T淋巴细胞敲除， CD154抗体和霉酚酸酯（mycophenolate mofetil）维持治疗，以及短暂的他克莫司（tacrolimus）和类固醇（steroids）治疗。移植了缺乏人类基因猪肾脏的食蟹猴存活了4-50天，移植了插入7个人类基因的食蟹猴存活了8-758天。这说明，敲入的人类基因可以在一定程度上预防排异反应，结合免疫抑制疗法也能提高受试者的生存期。 不同类型基因编辑猪供体的生存期比较（doi: 10.1038/s41586-023-06594-4）人源化猪肾脏让食蟹猴存活（doi: 10.1038/s41586-023-06594-4）展望eGenesis 公司首席执行官 Mike Curtis 博士表示，eGenesis已经成功将异种移植后的生存时间从几个月提高到了几年，他们开发的人类相容性器官（HuCo™系列产品）将为数十万需要挽救生命的器官移植患者，带来新的供体来源的希望。这项里程碑式的临床前研究，证明了基因编辑的猪肾脏可以在异种移植后长期存活，不仅能在移植到非人灵长类动物后能够维持器官功能，还能让移植受体存活超过两年时间。本项研究展示的成果，显示出猪在人体器官移植领域的巨大前景，有望解决世界范围内的器官短缺问题，并推动该技术向器官移植临床试验更进一步。参考资料1. https://egenesisbio.com/press-releases/egenesis-announces-publication-in-nature-of-landmark-preclinical-data-demonstrating-long-term-survival-with-genetically-engineered-porcine-kidneys2. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06594-43. https://www.nature.com/articles/d41586-023-02817-w撰文 | 汤睿智博士编辑 | 蓁蓁精彩推荐：1、母爱是女性本能？science顶刊最新研究表示：为了更好的育儿，怀孕期间荷尔蒙会重塑大脑育儿回路！2、恋爱选择相似or互补的人？Nature子刊研究近8万对情侣发现，相似度80%以上的人更容易成为伴侣3、Lancet子刊|英国调查研究发现高校学生相比比同龄人患抑郁和焦虑的风险增加4、蔡立慧团队研究进展！4篇Cell开创性研究揭示阿尔茨海默病的基因与分子机制5、发酵食品有奇效！Nature Reviews：发酵食品可改善肠道微生物群，保持心血管健康等诸多益处！

2015年11月27日，George Church、杨璐菡等人在 Science 期刊发表论文【1】，利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，敲除了猪基因组中的内源性逆转录病毒基因，从而扫清猪器官用于人体移植的重大难关，重新燃起了大家对异种器官移植的信心。同年，George Church、杨璐菡等人创立了异种器官移植公司 eGenesis，旨在解决全球器官移植短缺的问题。George Church（左）、杨璐菡（右）2017年9月22日，George Church、杨璐菡等人在 Science 期刊发表论文【2】，成功克隆世界首批内源性逆转录病毒活性灭活猪，意味着异种器官移植研究迈出关键一步。之后，杨璐菡回国，在杭州创立了启函生物，致力于通过高通量基因编辑技术和移植免疫的受体兼容改造技术，革新细胞和器官治疗。2022年1月10日和2023年9月20日，马里兰大学医学院完成了两例基因编辑的猪心脏人体器官移植，前者在移植后两个月患者死亡，后者在移植后情况良好。这两例移植均基于FDA的“同情使用”计划，患者移植了经过10处基因编辑的猪的心脏。2023年10月11日，eGenesis 公司的研究人员在 Nature 上发表了题为：Design and testing of a humanized porcine donor for xenotransplantation（人源化猪异种移植供体的设计与试验）的研究论文。该研究报道了将基因工程猪肾脏移植到非人灵长类动物（NHP）体内的手术设计和成功过程。研究团队对猪进行了多达69处基因编辑，包括敲除与超急性排异反应有关的聚糖抗原的合成有关的3个基因，敲入了参与调控排异反应反应的多个通路（炎症、先天免疫、凝血和补体）的7个人类基因，还敲除了猪基因组中的存在的内源性逆转录病毒。结合免疫移植疗法，这种基因工程猪肾脏在移植后让食蟹猴存活了超过两年时间（758天），该研究显示了猪器官用于人类异种移植的前景，或进一步推动基因修饰的猪器官用于人类临床试验。1954年12月23日，美国成功进行了世界第一例人体器官移植。此后，器官移植技术快速发展，20世纪70年代以来，器官移植已经成为肾功能衰竭和其他器官疾病患者的切实选择。据世界卫生组织（WHO）统计，全世界每年大约有200万人需要器官移植，然而，阻碍这些患者的最大难题不是技术问题，而是器官供体的严重短缺，全球平均器官供需比不足1：20。以美国为例，现在有114000人在等待器官移植手术，但每年只有3万人等到了器官进行手术，平均每天有20多人在等待中去世。全世界的科研人员尝试通过多种途径解决器官移植短缺问题，其中比较具有应用前景的是异种器官移植。异种器官移植，是使用其他物种的器官进行人体器官移植。早期的异种器官移植研究，主要集中在从灵长类动物身上获取的器官，例如，1984年，心脏学家 Leonard L. Bailey 博士首次将狒狒的心脏移植给了一个名为Fae的新生儿，Fae出生时就患有严重的心脏发育不全，在垂死之际，Bailey 博士为她进行了这项轰动世界的异种器官移植手术，然而这并未能拯救Fae，她在手术后第21天死于机体排斥和器官衰竭。而近年来，科学家们开始异种器官移植的来源放到了猪的身上，猪本身是作为人类的食物而被大量养殖，因此用于器官移植所产生的的伦理问题较少，此外，猪的产仔数量大，妊娠期短，且器官大小与人类接近。因此，猪成为人类理想的器官移植来源。但是把猪的器官移植给人类，还需要克服几个障碍，这些障碍包括器官排异和人畜共患病风险（猪体内的病毒传播给人类）。之前的研究确定了猪体内表达的能被人类抗体识别和攻击的三个聚糖抗原，这会导致器官排异。此外，猪的内源性逆转录病毒也被发现是人体移植面临的一大风险。在这项最新研究中，研究团队使用尤卡坦迷你猪作为供体猪，对其进行了多达69处基因编辑，敲除了会引起排异反应的表达聚糖抗原的3个基因（GGTA1、CMAH和B4GALNT2L），敲入了7个人类基因以减少灵长类免疫系统的对抗，这7个人类基因包括补体相关的CD46和CD55、凝血相关的THBD和PROCR、先天免疫相关的CD47，抑制缺血再灌注损伤、细胞凋亡和炎症的TNFAIP3和HMOX1。另外59处基因编辑是让猪逆转录病毒基因的所有拷贝失活。经过上述基因修饰的猪肾脏在移植给食蟹猴猴存活时间显著延长，可达176天，而只敲除表达聚糖抗原的3个基因的猪的肾脏移植后只存活了24天。这说明，敲入的人类基因能在一定程度上预防排异反应。通过结合免疫抑制疗法，猪肾脏能够提供长达758天的食蟹猴的长期存活时间。体外功能分析显示，编辑过的猪肾脏的内皮细胞以一种反映人内皮细胞的方式调节炎症，这表明编辑过的细胞获得了高水平的人体免疫相容性。此外，对稳定移植接受者肾脏功能生物标志物的评估显示，单个移植的猪肾脏提供了足够的代谢物过滤，以补偿缺少两个天然肾脏。这项异种器官移植的里程碑式临床前数据，证明了基因修饰的猪肾脏可以在异种移植后长期存活，在移植到非人灵长类动物（NHP）后能够维持器官功能并存活超过两年时间。这些结果显示出今后猪器官移植到人体的前景，并推动该技术向临床测试更进一步。eGenesis 公司首席执行官 Mike Curtis 博士表示，我们成功的将异种移植后的生存时间从几个月提高到了几年，我们开发的人类兼容器官（HuCo™）将为数十万需要救命器官移植的患者提供新的捐赠来源的希望。这项研究数据也将支持 eGenesis 公司的主要研发管线——猪肾脏异种移植（EGEN-2784）的临床开发，此外，该公司在推进体外肝脏灌注和心脏移植项目，以及胰岛细胞移植项目。论文链接：1. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aad11912. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aan41873. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06594-44. https://egenesisbio.com/our-pipeline/封面图来源：123rf礼来启动口服GLP-1国内三期临床，司美格鲁肽提前终止肾病三期临床果然拒了！FDA与专家咨询委员会再现分歧，Alnylam这次玩脱了……DRUGTIMES点击在看 共济新药研发浪潮