来源: 发布时间:2025-06-03
文 印遇龙
当前全球新一轮科技革命和产业变革正加速推进,人工智能、生命科学、可控核聚变、量子科技等一系列前沿与颠覆性技术正迎来向现实生产力快速转化的战略窗口期。加快培育和发展新质生产力,是把握新科技革命历史机遇、抢占未来发展制高点、塑造国际竞争新优势、推动经济高质量发展的关键之举。
发展基因编辑医用猪,正是生物经济发展基本原则的生动体现。异种移植不仅是器官移植领域的重大突破,也将系统性地推动相关前沿科学技术研究的系统化发展。作为生命科学与医学工程交叉融合的前沿方向,异种移植被称为“下一场医学革命”,不仅具有巨大的发展潜力,而且与国家在新质生产力和国际技术竞争中的战略需求紧密相连。
基因编辑异种移植现状
器官移植是治疗器官衰竭最为有效的手段。然而,据世界卫生组织(WHO)数据,每年全球仅有不到10%的器官移植需求能被满足,九成病人在等待过程中死亡,器官短缺已成为全球性的医疗难题和重大社会问题。据统计,我国每年有150万人因末期器官功能衰竭需要移植,等待手术的病人约30万人,仅有1万多人能够完成器官移植,器官需求数量与供给数量的比例是150∶1。器官短缺已经成为严峻的社会问题。结合国内国外情形,异种移植技术应运而生,在所有可能的物种中,猪成为我们的首选。
器官移植是治疗先天性心脏病、肺癌、肝癌、角膜白斑、尿毒症、1型糖尿病、皮肤损伤等多种终末期脏器功能衰竭的首选方法,被誉为“21世纪医学之巅”。受供体短缺限制,器官移植面临着巨大的供需矛盾。供器官短缺是严重制约器官移植技术造福人类社会的根本性难题。异器官移植成为解决这一矛盾最可行、最有效和最快的途径。
猪的器官大小、解剖结构、生理生化及消化代谢等方面与人类高度相似,成为异种器官移植的理想供体。近年来,伴随着基因编辑、体细胞克隆及新型免疫抑制策略的突破,异器官移植从设想逐步走向现实,科学家于2022年1月完成了首例全球基因编辑猪-人的心脏移植。同年4月,《中国人体异种器官移植临床试验专家共识》发布,异种器官移植是器官移植学科中的重要组成部分,其科研成果能推进器官移植医疗的发展。
产业层面,根据综合性市场研究机构OrianResearch的数据,近年来全球异种移植市场规模呈现逐年上升态势,从2018年的29亿美元增长至2021年的64亿美元,预计2032年市场规模将达260亿美元,年均复合增长率达7.13%。目前,我国已有20余家科研机构与生物企业开展猪-猴模型移植实验,基因编辑猪培育能力接近国际先进水平,初步形成产业集群,吸引了大量资本投入。
与此同时,基因编辑异种移植具有重大的国家安全战略需求。生物医学科技的进步对于生物安全和军事安全的影响日益凸显,异种移植技术的突破为未来军事医学带来先进的治疗手段,为伤员提供及时、有效的治疗,包括红细胞输血、异种皮肤移植、异种器官移植等,是提升战场及后期伤员救治存活率、降低死亡及伤残率的潜在有效手段,对国家军事安全具有重大战略意义。
加快基因编辑异种移植临床应用的建议
异种猪器官移植为解决人体器官短缺提供了巨大的潜力。猪的心脏在平均动脉压、心率和心肌血流等方面与人类高度相似,其繁殖周期短,仅需约6个月即可获得大小适宜的可移植器官。此外,猪不属于受保护动物,避免了动物实验引发的伦理争议,为大规模开展异种移植提供了现实基础。
异种器官移植不仅能够有效缓解同种异体器官供需矛盾,还具备良好的医疗前景。通过基因编辑技术,如敲除猪源白细胞抗原和其他异种抗原、引入人类主要组织相容性复合体(MHC)等,可以显著减少免疫排斥反应,降低免疫抑制药物的使用强度,从而减轻患者负担,延长移植物存活时间。
尽管猪异种器官移植优势显著,但是猪异种器官移植仍存在风险,包括人畜共患疾病、猪逆转录病毒、异种移植排斥。2024年,美国一家医院进行猪肾移植采用的肾脏取自69次基因组编辑猪,包括敲除3种糖类抗原基因、引入7个人源基因,以及灭活59个嵌入猪基因组的内源性病毒位点,极大提升了移植的免疫兼容性和生物安全性。为控制人畜共患病的传播风险,美国科学家在无菌环境下培育出了“无菌猪”,并开发出高灵敏度的病毒检测技术,用以筛查潜伏感染。
研究人员通过基因编辑技术,成功敲除猪体内引发异种器官移植超急性免疫排斥基因。在异种抗原基因敲除基础上构建出免疫调控因子或抗凝血调控因子的转基因猪,可以极大减轻异种器官移植的免疫排斥反应和异常凝血反应。
另外,科学家通过干细胞技术,在猪的囊胚或胚胎中植入人类干细胞,这些干细胞最终会生长成所需的器官。这种无菌基因猪可以减少异种器官移植过程中人畜共患疾病、猪逆转录病毒、异种移植排斥和凝血障碍等问题,为患者提供大量安全和有效的移植器官,包括肝脏、肾脏、肺等器官。
同时,异种器官移植试验性治疗在医学科学上保障患者利益的同时,也需要建构异种器官移植试验性治疗的伦理规范。在临床实践中建构异种器官移植试验性治疗伦理规范,能保障患者利益、避免医患冲突、减少器官捐献的伦理问题和有利于医学科学知识的进步。建构异种器官移植试验性治疗的伦理规范具有重要的意义,但是,试验性治疗伦理规范却存在缺失的情况。
为了确保医务人员在异种器官移植试验性治疗中更好地展开医疗活动,并维护异种器官移植患者的利益和尊严,应有试验性治疗的伦理框架作为伦理指导,帮助医务人员和政策制定者作出正确的决策。与传统的临床研究和临床治疗区分不同,试验性治疗将临床研究和临床治疗整合起来。
此外,在患者是否可以进行异种器官移植试验性治疗的问题上,医生由于考虑患者经济情况,会选择能负担起试验性治疗费用的患者,对贫困患者产生不平等对待。这是试验性治疗的利益公正分配的伦理问题。建议在国家卫生健康体系能够承担的情况下,提供免费的异种器官移植试验性治疗,以确保异种器官移植试验性治疗患者公平的分配。另外,异种器官移植技术成为一项“好”技术,需要实现低成本化,不仅应用于个别患者。
在此,我呼吁党和政府高度重视肾病、肾衰竭、尿毒症等重大慢性病群体的现实需求,加大政策、法律法规、国家标准、资金资本、伦理监管、医保惠民和科普宣传等各方面的支持力度,国家职能部门加快对基因编辑异种移植临床应用的审批力度,加快推进基因编辑异种移植临床应用,大力发展新时代生物医药新质生产力,解决器官短缺,让人人平等获得生命的延续。
印遇龙,动物营养与饲料专家,长期从事猪健康养殖研究。1956年1月出生于湖南桃源县。1997年毕业于英国贝尔法斯特女王大学(Queen’s University of Belfast),获博士学位。2013年当选中国工程院院士。现任第十四届全国人大代表,中国科学院亚热带农业生态研究所畜牧健康养殖中心主任、学术委员会副主任、首席研究员,湖南农业大学畜牧学学科带头人、一级研究员。印遇龙长期从事“生猪生态养殖营养调控”的研究,围绕国家生猪生态养殖、绿色发展等重大需求,聚集高品质、低残留、低排放的生猪生态养殖技术体系,开展长期系统的理论研究、技术创新、产品创制和转化应用。发表高水平论文300余篇,总引超6.9万次,谷歌学术(Google Scholar)H指数达114,曾以第一完成人获国家科技进步奖两项、国家自然科学奖1项,荣获湖南省杰出贡献奖,何梁何利科技进步奖。