異種器官移植面面觀

葉　曦

每天都有很多需要進行器官移植的患者在等待手術，其中一些人遺憾地離開了這個世界。而今天科學家正在加緊進行的異種器官移植研究無疑給這些患者帶來了福音。也許過不了多久，把動物的器官移植給人將成為現實。

你聽說過異種器官移植嗎?所謂異種器官移植，就是把其他動物(比如豬)的器官移植到人體內，替換已經喪失原有功能的人體器官。這聽起來令人匪夷所思，但是科學家認為，在可以預見的將來，也許就3到5年，這種醫學新技術將變成現實。屆時，從晚期腎病、肝病、心臟病到多發性硬化、中風、糖尿病的許多種疾病患者，都將因異種器官移植技術而大大延長壽命。要知道，這些患者都需要更換相應的器官，但僅僅因為沒有器官可移植，其中一些人令人萬分遺憾地過早去世。據統計，僅在美國，每天就有15名患者因等不到可以移植給他們的人體器官而死亡。

迄今為止，技術相對簡單、風險相對較小的異種器官移植，是把豬的器官移植給人。

豬的胰島素用于治療人類的糖尿病始于20世紀30年代。豬的心血管用于人體已有數十年時間。1992年，一只豬的心臟被移植給一名心臟病患者(盡管術后病人僅存活了不到24小時，原因可能是這只豬的心臟不夠大，不足以支撐患者的循環系統)。

在科學家的最新設想中，進行異體移植的豬器官是在一種可以稱作“器官工廠”的未來工廠中生產的。

未來的“器官工廠”

要把豬的器官移植給人體，首先必須為未來的器官工廠培養無菌的豬，目的是讓那些將要移植給人體的豬腎、豬心等豬的器官絲毫不受外界病毒和細菌的感染。科學家已經在這方面進行了多次實驗。其中一個典型的實驗是：在無菌艙中對一頭完全健康的懷孕母豬實施剖腹產，手術臺旁邊是一臺心臟復蘇機；母豬產下8只豬仔，必須確保這些豬仔自出生起就一直呼吸完全未被污染的空氣。在實驗中，豬仔一出生，科學家就將它投入碘酊溶液中。同其他剛出生的動物一樣，新生豬仔的頭部一接觸水面就會屏住呼吸，這樣它就能不受感染地從手術臺安全進人心臟復蘇機了。

和一般的豬根本不同的是。這頭母豬和它的豬仔是“跨基因”的，也就是說它們身上都攜帶著一個人類基因，科學家希望以此確保被移植給人體的豬器官不會被人體排斥。由這個例子可以看出，這些豬仔是一個個備用的“器官庫”。豬仔在人的控制下長大，其某個器官(比如肝或腎)按照特定的需要進行培植，從而為特定的患者(比如腎病或肝病患者)提供相應的新器官。我們可以想像一下未來的器官工廠，它由一系列的消毒艙組成，像流水線似地隨時提供可移植給人體的無菌器官。

至于器官工廠里的豬仔，它們將從一個消毒艙轉移至另一個消毒艙，直到醫生準備好摘取它們的器官移植給人體。豬仔們所呆的第一個消毒艙是“育嬰隔離艙”。在這個艙中，豬仔們可以選擇不同的溫度區自由活動，并且每只豬仔都能看到和接觸到自己的“兄弟姐妹”。但是，它們在出生后就與“媽媽”徹底隔絕。不過，科學家會為它們提供合適的玩具，為它們創造良好的環境，盡可能讓它們像有媽的豬仔一樣成長。

目前，這種器官工廠的雛形已經在加拿大出現。廠里的消毒艙是如此的清潔無菌，所以必須給豬仔們喂食經過特殊發酵的乳酪，以便讓一些有益的細菌進入豬仔們的腸胃。另外，豬仔們生活的方方面面都隨時受到嚴密的監控。在“育嬰隔離艙”中呆上14天以后，豬仔們被轉移至另一個設備更加復雜的消毒艙，這里是它們永遠的家，直到它們的器官被摘取。

在走上手術臺之前，每只豬仔要在器官工廠里呆上半年多，這時它們的器官的大小才能符合人體需要。在豬仔們為了人類的健康而奉獻自己的生命之前，科學家會盡量讓它們過得舒舒服服。在此過程中，這些豬看上去自然是心滿意足，也樂于與人相伴。不過，現在已經有動物權利保護組織表示，堅決反對建立這樣的器官工廠。這些組織指出，豬是一種很聰明的動物，其智力和狗不相上下，既然我們愛護狗，為什么不能像愛護狗一樣地愛護豬呢?

驚人的跨種實驗

其實，豬并非是第一種被考慮提供器官給人類的動物，一些靈長類(人類最近的近親)的器官也曾經被認為不會被人體排斥而進行異體移值。1984年，一條科技新聞轟動世界：一個名叫費伊的女嬰體內被移植進了一只狒狒的心臟。費伊出生時就患有致命的心臟疾患，為了拯救她的性命，在缺乏嬰兒器官源的情況下，醫生決定將一頭年輕狒狒的心臟移植給她。醫生的這一大膽決定并非毫無道理，因為費伊是新生兒，其免疫系統尚未形成，所以應該不存在排異問題。然而，移植之后才過了20天，盡管醫生對費伊使用了各種抗排異藥物，她還是出現了排斥現象，最終死亡。不過，費伊死前還出現了腎功能衰竭，這也是導致她死亡的原因之一。所以，當時一些專家認為，不能因費伊的死亡而全盤否定異種器官移植。

8年之后，即1992年，美國匹茲堡的醫生又決定為兩名生命垂危的乙肝患者移植狒狒的肝臟。當時之所以未給這兩名患者移植人體肝臟，是因為當時認為乙肝病毒會破壞新的肝臟，從而浪費寶貴的人體器官源，而狒狒的肝臟對乙肝病毒具有天生的免疫力。在長達11小時的手術后，狒狒的肝臟被植入第一名患者體內。盡管醫生們對這次異種移植抱以很大的希望，但這名患者在活了70天之后，最終還是死于排斥以及狒狒肝臟的功能不足。

第二名患者接受了同樣的手術，最終也因相同的原因死亡。至此，異種移植研究遭遇重大挫折，原來信心十足的匹茲堡醫生開始反省自己的冒險。

不過，專家們并未因挫折而放棄異種移植的研究，他們現在相信，豬將成為可靠的異種移植器官源。在一些實驗中，豬的細胞已經被移植入人體內。比如，為了修復中風患者的大腦，科學家已經嘗試過將豬的細胞引入患者的大腦。中風是一種難治的嚴重疾病，患者常常會癱瘓。

為了用豬細胞給人治病，科學家首先用便攜式超聲波掃描儀檢查母豬體內的胚胎發育情況，胚胎干細胞將被用于治療人類病患。異種移植手術非常復雜，一次手術往往需要20名以上的醫護人員參與。以干細胞移植治療中風為例，在手術前24小時，殺死母豬并提取胚胎干細胞。這種母豬通過人工授精而懷孕。進行異體移植，醫生首先是小心翼翼地切下豬的有關大腦組織，然后釋放其中的干細胞(請參閱“什么是干細胞”)。接著，將包含大約8000萬個干細胞的細胞液(約0.8毫升)注入患者受損的大腦部位，讓其生長成為神經細胞(中風的實質就是神經細胞損壞)。

不過，這種治療方法有一個很大的風險，就是患者有可能(盡管這種可能性不大)因此感染尚不為人所知的豬病毒。假如患者將這種(或這些)病毒傳染給他人，就可能

對公眾健康造成極大的威脅。所以，接受異種移植的患者最好不要生育后代，也不能同他人有親密接觸。

事實上，所有動物的遺傳物質中都包含有特異的潛在病毒。目前尚無證據表明豬的遺傳物質在進入人體細胞后會直接導致人發病，但是一旦豬的遺傳物質同人體細胞內的遺傳物質結合，情況會怎樣呢?會不會產生出一種全新的超級病毒，比艾滋病病毒還可怕得多呢?現在仍不清楚，這是因為病毒可以有很長的潛伏期，比如1 0年甚至幾十年，患者不發病時可能同常人無異，但是一發病可能就只有死路一條，無藥可救。所以，異種移植實驗目前仍然只能在極小范圍內對極少數患者進行。

棘手的排斥問題

異種干細胞移植實驗已經顯示出初步的成功跡象，但要臨床廣泛應用尚待時日。一旦被最終證明可行，將是全球中風患者的超級福音。不過，異種器官移植比異種干細胞移植要困難得多，迄今為止仍無一項異種器官移植實驗取得成功，原因很簡單——排斥的問題難以解決。

早在1985年，兩名英國科學家就試圖解決異種器官移植中的排斥問題。當時，他們秘密建立了一家小型的器官工廠——伊姆川研究所，目的是利用人體遺傳物質對豬的器官進行基因改造，從而使豬的器官在性質和外形上更像是人的器官，這樣人體免疫系統就會誤認為豬心或豬腎是人的心或腎，因而相對不容易排斥它們。形象地說，人體細胞的表面有一些可以被比喻成“旗幟”的標識物，這些“旗幟”上寫善“別碰我，我是人，不是豬或其他動物。”通過基因改造，動物器官的細胞表面就會舉起人的“旗幟”，這樣，人體免疫系統就可能上當受騙。

如何將動物器官改造成“人的器官”呢?科學家使用微型針頭將人的DNA(遺傳物質，脫氧核糖核酸)注入豬的卵子里，然后將卵子放回“代理豬媽媽”體內。科學家希望，這樣就會有哪怕一點點的人體遺傳物質進入豬仔的染色體。

1992年，世界上第一頭轉基因(即經過基因改造的)豬在伊姆川誕生。猜猜看，它的外形像誰?人、豬還是半人半豬？仍然是豬!不過，后來曝光的內幕表明，那兩名英國科學家在其研究過程中殺死了10000頭豬。

這幾年中，英國的動物權利保護組織經常在一家動物研究機構——亨廷頓生命科學研究所的門前抗議。這是因為自1995年以來，亨廷頓為伊姆川進行了一系列實驗，目的是觀察豬的器官在靈長類動物體內的存活情況。這些實驗在1998年曝光后引起極大的爭議，因為有420只以上的猴子和近50只狒狒在這些實驗中死亡。

在亨廷頓的一項實驗中，一只狒狒的健康心臟被切下，取而代之的是一只轉基因豬的心臟，結果這只狒狒在換心后只活了39天，不過它仍然是經過換心后最“長壽”的靈長類動物。在伊姆川看來，這是一個驚人的成就。但是另一些專家針鋒相對地指出，考慮到比這單個的“成功”數量要多得多的“受害”動物，伊姆川和亨廷頓的“工作”不僅根本就不能說是成功的，而且完全是在殘害無辜的動物。

伊姆川強調，沒有一頭靈長類動物在他們的實驗中“白白送死”，因為這些動物都是在幫助人類研制抗排斥藥物，有朝一日異種移植終將大功告成。動物權利保護組織則質疑伊姆川的論調，他們指出，在亨廷頓的實驗中，接受豬心或豬腎移植的靈長類動物在術后平均存活天數僅為13天。在其中最不幸的一次實驗中，一只豬仔的心臟竟然被移植到了一只狒狒的頸部，此后這只狒狒不停地嘔吐、腹瀉，幾天后死去。

從20世紀末開始，異種器官移植的動物試驗焦點轉移到了美國。當時，科學家把經過基因改造的豬腎移植到了一些狒狒體內。假如經過異種移植的狒狒能夠存活6個月以上，就有可能對人體展開同樣的實驗。但實驗結果是，沒有一只被實驗的狒狒在術后的壽命超過兩個月。不過，這方面的實驗仍未停止。比如，在一項實驗中，科學家把豬的心臟與狒狒的一條主動脈相連。之所以還在拿狒狒做實驗，是因為狒狒是猿的一種，它們的生理反應和人類很相似。科學家希望從狒狒身上找到克服異種器官排斥的根本辦法，否則把豬的器官移植給人類就無從談起。迄今為止，異種器官移植所引發的排斥反應非常迅猛，被稱為“超急性排斥”。

一些專家指出，這樣的動物實驗不僅急功近利，而且最終很可能會徒勞無功，原因是各種動物之間都有本質的區別，試圖跨越這種區別是不會成功的。然而，還是有不少研究者相信，異種移植不僅是必要的，而且最終一定會成功。為此，他們不僅繼續進行這方面的實驗，而且還采用了一般人難以想像的實驗思路。比如，他們不切除狒狒的任何器官，而只是把豬仔的小小心臟放到狒狒頸部的皮膚下面，以此測試狒狒對一系列可望用于人體的抗排斥藥物的反應。

可怕的病毒風險

在豬心被植入狒狒體內后，一旦供血恢復，豬心就開始工作。但不到一會兒，狒狒血液里的殺手細胞就認出了這個“假冒者”，并開始攻擊它。攻擊集中于豬心內部的血管網絡，最終導致心肌腫脹和缺氧，也就是心臟瀕臨死亡。這種情況也會發生在人體內。不過，一些專家相信這一難題最終能被解決。

移植豬的胚胎干細胞給人的試驗在美國已經進行了好幾例，這種移植在治療中風等腦部疾病和神經疾病方面已顯示出美好的前景。不過，為了防止豬體內的病毒對人造成傷害，接受過豬細胞移植的人必須定期接受血液監測。專家們通過比較患者在接受移植之前和之后的血液樣本，就能看出移植后是否出現了異常情況。令人安慰的是，到目前為止尚未監測到任何異常情況。

一些科學家認為，既然異種細胞移植現在仍未顯示出有制造或傳播超級病毒的危險，所以可以預測異種器官移植也不大可能存在這樣的危險。一般人或許會認為，細胞移植所涉及的移植量少，所以危險也小。其實不然。想想看，艾滋病病毒的大小與人體的大小相比，小得根本就不具有可比性。然而，只需極為少量的艾滋病病毒進入人體，它們就會大量繁殖，最終對人體造成無法挽回的致命性傷害。所以，有時候一開始感染病毒的量是多是少并不重要。

人們對異種移植可能引發致命感染的擔憂出現于1997年。當時，兩名英國病毒學家提出，應該研究豬細胞進入人體后可能對人造成的感染。他們指出，有些病毒可以侵害人的精子和卵子，從而作為一種遺傳特征傳給人的下一代。現已發現，從成年豬傳給豬仔的基因中攜帶著多達50個制造弱活性病毒的指令，其中1到3種病毒或許能夠進入人體細胞。這50種病毒不會給豬造成損害，但是它們是否會給人造成威脅則不清楚，因為病毒的潛伏期很長。科學家還擔心，一些病毒會在發生基因變異之后逃離豬細胞，最終造成比艾滋病更可怕的超級瘟疫大爆發。

1999年，美國對一些晚期帕金森氏癥患者進行了豬細胞移植治療，即在他們的大腦受損部位注入豬的胚胎干細胞。結果，一些病人的癥狀大為緩解，但也有一個病人死亡，這讓科學家有了一個機會來回答一個很重要的問題：被植入的胚胎干細胞還在正常工作嗎寧答案是肯定的。豬細胞治療帕金森氏癥看來很有效，然而在另一項研究中，一組沒有經過豬細胞移植治療的帕金森氏癥患者和一組經過這一治療的患者病情都出現了好轉，并且好轉的程度一樣。于是，一些科學家質疑說，異種移植療法也許并不是那么神奇。

與此同時，科學家繼續關注異種移植可能帶來的病毒傳播問題。在最近進行的一項實驗中，豬細胞被植入免疫系統已經嚴重弱化的老鼠體內，結果發現豬細胞產生病毒的能力竟然更強了。這說明異種移植的確可能帶來致命的感染，對動物來說是這樣，對人來說可能也是這樣。一些科學家相信，豬的病毒進入人體后可能不得不變異，由此引發迅速的感染，不過，這一感染的影響要經過較長的時間才會顯現出來。那么，這種感染會造成什么后果呢?

豬病毒最近的近親是鼠病毒和狗病毒，這些病毒最容易導致的疾病就是癌癥，通常是淋巴癌，但是這一致癌過程比較緩慢，通常需要幾年時間。現在，科學家正在探索阻止這種癌癥發生的途徑，其中一個途徑竟然是近親繁殖。科學家經過研究發現，把經過近親繁殖得到的小豬的干細胞移植給人，或許是比較安全的，因為這種小豬看來不攜帶會感染人類的病毒。目前這一實驗結果只是初步的，但是同樣令人振奮。

跨物種排斥

除了病毒感染之外，異種器官移植面臨的最大障礙就是跨物種排斥。克服這一難題的途徑之一就是創生一種新型的轉基因豬。怎么創生呢?首先要為豬細胞重新編碼。一種方法是：將人的遺傳材料置入豬細胞培養液中；然后，讓電流通過培養液，電流能夠驅動人類基因進入豬細胞；接著，將培養液送回孵化器，讓豬細胞在其中分裂。其中的關鍵是識別哪些細胞中已有人體基因進入，這種識別無異于大海撈針，但是哪怕只有億分之一的可能性，科學家還是有辦法識別。

然而，具有諷刺意味的是，通過欺騙人體免疫系統來避免異種器官移植第一階段出現的超急性排斥現象，反而可能增加來自豬病毒的威脅，這是因為通過基因工程手段來阻止排斥，就可能為病毒隱藏自己提供條件。因此，科學家也在探索另一種避免排斥的方法，就是“打掉”與超急性排斥直接相關的豬基因。

除了一些靈長類動物，所有動物都會產生一種會被人體免疫系統識別并攻擊的蛋白質。如果能清除負責制造這種蛋白質的基因，人體免疫系統或許就不再會視豬器官為外敵，因而也不會再排斥豬器官。目前，這方面的研究已經取得突破性的進展，科學家已經培育出一種小豬，它們攜帶的基因能夠打掉這種蛋白質。

為了讓豬的基因構成能適合將來的異種器官移植，可以借助一系列的分子生物學手段，其中最主要的手段就是克隆，也就是復制。以豬為例，異種克隆的過程是：從母豬卵巢中取出卵子；將卵子染色發光，以便在顯微鏡下能看見DNA；用極為精細的工具在卵子的側面打一個微型洞，再用微型真空裝置將DNA吸出卵子；然后，將一個人體細胞放入已去掉DNA的豬卵中，此時卵子開始分裂；卵子隨后被置入一頭母豬的卵巢，發育成胚胎、胎兒，最后變成一只豬仔，這樣的豬仔當然攜帶著人類基因，它就是跨種豬。很容易看出，這樣的跨種豬完全可以批量制造。這樣，跨種豬就有望成為未來異種器官移植的器官源，因為它們滿足了器官源的兩大要求：一是不會被排斥，二是可以無限量提供。

不過，上面的技術要用于臨床，可能還得等上數年時間。不僅如此，即使超急性排斥能夠避免，照樣還存在慢性排斥問題，更不用說潛在的病毒威脅。但是，現在已經可以說，異種器官移植不再是一種純粹的理念。

“曙光”已經初現

迄今為止，攜帶人類基因的跨種豬已經拯救了數名垂危病人的性命，其中包括肝病患者。比如，1997年秋季，美國得克薩斯州一名20歲的嚴重肝病患者羅博·彭寧頓因肝功能衰竭，被送進達拉斯的貝勒大學醫學中心急救。當時，只有進行肝臟移植能夠救他，可惜沒有現成的人體肝源。征得患者家屬同意后，醫生們打算將彭寧頓的身體與他體外的一系列活豬肝相連，以此讓他在人體肝源到來之前能夠存活。

當時，只有7頭攜帶人體基因的跨種豬可供使用，醫生們也不清楚一只活體豬肝能夠維持多長時間。這有點像治療腎病的透析療法，即把患者帶毒的血液排出體外消毒，接著加溫，最后輸回患者體內。為彭寧頓的血液“消毒”的“工具”，正是活體豬肝。因為不知道這些豬肝的工作效率，醫生們當時對彭寧頓的家屬說：“假如這7只豬肝都用完了，還是不見效，我們就無能為力了。”由于沒有更好的辦法，彭寧頓的家屬只好答應。

令人欣喜的是，接上豬肝僅數小時后，彭寧頓的血液就變得很干凈了，這一點從他的氣色上也可明顯看出。豬肝幫助彭寧頓支撐了3天，這時人體肝源也到了，最終彭寧頓換上了健康的人肝，并存活至今。現在他是一名網站設計師，他感覺自己的一切都很正常，并未因曾經得到過豬的幫助而出現什么異樣。在彭寧頓身體康復后，他和家人一起去看望了跨種豬。至今，彭寧頓一直把這些豬的照片放在自己的錢包里，隨時提醒自己它們就是自己的“大救星”。

彭寧頓在當初的3天里總共只與豬肝連接了7個小時，但是來自豬病毒的危險依然存在。來自豬肝的活細胞無疑已進入他的體內，并且可能存活至今。彭寧頓的血液在迄今為止的異常感染測試中一直呈陰性(即未檢測到病毒)，但是這并不能保證他永遠都不會發病，更無法保證他肯定不會對公眾健康構成威脅。為此，彭寧頓以及和他類似的患者正受到嚴密的觀察，他們的血樣也被定期歸檔。一旦發現有更好的病毒檢測手段，他們的血樣就會立即被送檢。不僅如此，與這些患者密切接觸過和仍在密切接觸的醫生和患者家屬，也受到嚴密的觀察。令人安慰的是，所有這些人如今都未出現任何異常。

盡管如此，只要異種移植的研究繼續進行，有關這種研究的爭議就會持續下去。人們現在最期待的是能夠早日徹底解決器官移植中的器官源問題和抗排斥問題，而異種器官移植最終或許能在這兩方面建功立業。是否如此?我們拭目以待。