继心肝肾后，猪肺也成功移植人体，异种器官移植还要走多远的路？

等一颗救命的器官需要多久？在医学探索的浩瀚征程中，器官移植一直是挽救生命、对抗绝症的终极手段之一。然而，全球器官供体严重短缺，无数患者没能等到匹配的器官就遗憾离世。为了填补这个缺口，科学家们将目光投向了异种器官移植（xenotransplantation），即将动物器官移植入人体。其中，猪，因其器官大小和功能与人体相似、繁殖快、伦理争议较少且病原体风险可控，被认为是最理想的异种移植供体动物。

2025 年 8 月，广州医科大学第一附属医院的科研团队在《自然-医学》上发表的一份研究，报道了世界首例将猪肺成功移植到一名脑死亡男子体内的案例，并详细记录了器官持续通气与气体交换长达九天的过程。这一成果是对最复杂器官之一（肺脏）——进行跨物种移植可行性的有力证明。

猪-人异种器官移植示例（图源：参考文献[1]）

首例成功之后：

猪肺在人体内经历了什么？

想要让猪肺在人体内顺利“工作”，首先就要对它进行“改造”研究团队使用基因编辑技术修改供体猪肺，旨在降低异种器官被人体免疫系统识别为“外来物”的风险，减少免疫排斥和炎症反应。手术中，医生将患者左肺切除，接上了猪肺。冷缺血时间——也就是器官被取出后到重新复灌的间隔——长达 206 分钟，这对于肺而言是巨大的考验。

猪肺-人异种器官移植实验流程示意图，包含免疫抑制方案。在时间轴上方的示意图中，取自基因编辑供体猪（GTKO/B4GalNT2KO/CMAHKO/CD55/CD46/TBM）的左肺被异种移植到脑死亡受体体内，随后从吻合后的左肺动脉（LPA）和左肺静脉（LPV）进行肺活检与血气采样。（图源：参考文献[2]）

术后，医护团队开始严密监护。术后前几个小时，猪肺在灌注血液后能够正常膨胀、通气，血气指标显示它在顺利完成氧气与二氧化碳的交换。两小时活检的组织切片也几乎正常，超急性排异并未发生。然而挑战很快到来：

术后 24 小时，影像学显示移植物开始弥漫性水肿，背部出现大片实变，组织切片中可见巨噬细胞浸润。这与人类肺移植常见的“原发移植物功能障碍”（PGD）相似，通常源自缺血再灌注损伤——器官在脱离供体后再接入血液循环时，一时难以适应受到的冲击。

第三天，免疫系统的反应显现。组织切片显示抗体沉积在肺泡间隔，补体分子 C4d 沿着血管内皮分布——这是典型的抗体介导性排异。

第六天，损伤进一步加剧。但令人意外的是，到第九天，部分指标反而出现恢复迹象——水肿略有减轻，肺顺应性有所回升。因家属提出要求，实验最终中止。

这九天的数据如同一部紧张的电影，展示了异种器官在人体环境中复杂而动态的命运。虽然移植肺已经历一场免疫风暴，但在药物与机体复杂交互下，它并未完全衰竭。

为了防止免疫排斥，研究团队采用了复杂的免疫抑制方案，其中包括多种药物协同作用，力图在保护移植器官的同时，减少对人体其他生理功能的伤害。

值得指出的是，相比于异种心脏、肾脏和肝脏的移植，肺脏移植被公认为面临着大得多的挑战。肺脏的独特性质使其在生理和免疫学上都更加脆弱和复杂。

人体肺脏（图片来源：Live Science）

首先，肺脏的生理平衡极为微妙。它既是气体交换的场所，又要接受大量的血流灌注。这种双重功能使其在移植过程中，特别是在恢复血流后，极易受到缺血再灌注损伤。

更具挑战性的是，肺脏是唯一一个持续暴露在外界空气中的内脏器官，时刻接触着空气中的病原体和污染物，这就要求其拥有一个高度活跃和复杂的免疫防御系统。然而，正是这种“超反应”的免疫防御机制，使得移植后的异种肺脏更容易遭受人体免疫系统的猛烈攻击，发生排斥反应。

猪器官想要安全移植人体，

要闯三道“生死关”

1.第一关：免疫排斥——人体攻击外来器官

猪器官异种移植中，免疫排斥始终是最核心障碍。移植后数分钟之内，人体免疫系统这个“安保系统”就会迅速识别猪器官上的异种抗原，引发以下排斥反应：

超急性排斥（HAR，hyperacute rejection）：受体血液中预存的抗猪抗体识别移植物血管内皮细胞抗原并激活补体，导致炎症、间质出血、内皮损伤、血栓形成和缺血，从而快速破坏移植物。

超急性排斥（HAR）（图片来源：参考文献[3]）

随后，可能发生延迟性排斥（DXR,delayed xenograft rejection），表现为免疫细胞大量浸润，产生新抗体和细胞因子。猪 MHC I 类分子[猪白细胞抗原（SLA I）]与灵长类 NK 细胞抑制性受体结合不足，导致 NK 细胞介导的细胞毒作用；猪 CD47 不足以抑制灵长类 SIRP-α，容易受到巨噬细胞吞噬。

延迟性排斥（DXR）（图片来源：参考文献[3]）

长期移植中，还可能出现慢性排斥(chronic rejection)。反复的抗体和细胞介导排斥引起血管内皮病变、血管狭窄和间质纤维化，逐渐削弱器官功能。同时，T 细胞通过 TCR 识别抗原并在共刺激信号作用下被激活，B 细胞在抗原呈递和 CD40/CD40L 相互作用下产生抗体，进一步参与排斥反应。

慢性排斥（图源：参考文献[3]）

2.第二关：凝血紊乱引发血栓

除此之外，猪和人类器官在生理功能上的不兼容性也是一个重要障碍。其中，凝血系统的差异尤为突出。猪器官的血管内皮细胞可能从抗凝状态转变为促凝状态，引发血栓微血管病变，导致器官血栓形成和功能衰竭。

3.第三关：跨物种病毒传播

跨物种病毒传播是异种器官移植的第三个不容忽视的挑战，这是关乎公共卫生的生物安全问题。动物（特别是猪）身上可能携带多种对自身无害、但可能跨物种传播并感染人类的病原体，比如猪内源性逆转录病毒（PERV）和猪巨细胞病毒（PCMV）。如果这些病毒通过器官移植进入人体，很可能引发新的疾病问题，因此必须严防风险。

基因编辑让猪器官“改头换面”

要闯过以上三道“生死关”，关键在于对猪器官的基因编辑改造。科学家主要利用两种方式——“敲除”和“敲入”。

首先是“敲除”猪的内源性基因，旨在移除那些最容易引发排斥反应的“猪特征”。其中最重要的便是 GGTA1 基因，该基因负责合成 α-半乳糖，去掉它就可以从根本上消除这种抗原，从而避免最剧烈的超急性排斥反应。此外，B4GALNT2 和 CMAH 等基因也会被敲除，以去除其他可能引发延迟排斥的其他抗原。为了应对生理不兼容性，例如防止器官在人体内过度生长，研究人员还会敲除控制器官大小的基因。为了避免猪病毒传人，一些公司在制备猪只时敲除了猪基因组中与 PERV 相关的基因序列，同时在高度生物安全的隔离设施中饲养猪只，以确保其“特定病原体无菌”，降低病毒传播风险。

其次是“敲入”人类的保护性基因，旨在赋予猪器官在人体内自我保护的能力，使其更具“人类”特征。这些基因通常编码人类自身的补体调节蛋白和凝血调节蛋白，具有自我保护的能力。例如，敲入 hCD46、hCD55 和 hCD59 等基因，可以保护移植器官免受人类补体系统的攻击。而敲入 hTBM（人类血栓调节蛋白）等基因，则有助于解决猪和人类凝血系统之间的不相容问题，防止移植器官内出现血栓形成。

基因编辑猪的制备流程：从中期胎儿中分离成纤维细胞，培养后转入基因打靶载体进行编辑。通过PCR和DNA测序筛选基因型，并结合Western blot和流式细胞术检测蛋白表达或缺失。获得目标基因型和表型的细胞用于体细胞核移植（SCNT），生成克隆猪仔。经基因型和表型确认的猪仔可再次提供细胞用于后续多轮基因工程改造。（图源：参考文献[3]）

这种“双向”基因编辑策略，让猪器官既“不那么像猪”，反而更像人类。但是，即使供体猪经过了精心的基因编辑，仍需要强大的免疫抑制方案来管理后续的免疫反应。

传统的免疫抑制方案通常包括钙调磷酸酶抑制剂（如他克莫司、环孢素）、抗增殖药物（如吗替麦考酚酯）和糖皮质激素。这些药物通过抑制T细胞和B细胞的活性，来防止细胞介导的排斥反应。在猪肺移植案例中，研究团队就使用了包括抗胸腺细胞球蛋白、利妥昔单抗、依库珠单抗等在内的复杂药物组合。

然而，这些广谱的免疫抑制剂如果长期、大剂量使用，会显著增加受体感染、心血管疾病的风险。因此，医学界正探索更具靶向性和更安全的免疫抑制策略。一种前沿的尝试是使用新型生物制剂，如研究性药物 tegoprubart——一种抗 CD40L 抗体。CD40L 信号通路是移植排斥的核心机制。通过阻断这一通路，该药物能够有针对性地抑制 T 细胞和 B 细胞的激活，同时，它还能在一定程度上增强能够抑制免疫反应的调节性 T 细胞（Tregs）的活性。

当然，就生物安全来说，尽管采取了预防措施，但仍无法完全排除未知跨物种病毒传播的可能性。正如首例猪心移植患者的案例，这风险是真实存在的。

猪——人异种器官移植的先行者

不止是肺，猪的心脏、肾脏和肝脏早已开始了“跨界”实验。肺脏移植的成功是建立在其他主要器官移植研究多年积累的经验之上。

猪-人异种器官移植主要临床案例（来源：作者整理）

1.猪心移植

2022 年 1 月，全球首例基因编辑猪心脏移植手术于在美国马里兰大学医学中心完成，接受移植的患者戴维·贝内特生存了约两个月。他的案例证明了猪心脏在人体内的短期功能可行性，然而不幸的是，他最终因感染了源自供体猪的病毒而离世。

吸取了这一教训，2023 年 9 月，马里兰大学医学中心进行了第二例猪心移植手术。患者劳伦斯·福塞特移植了一颗经过十处基因编辑的猪心脏，其中包括敲除了三个可能引发排斥反应的猪基因和一个控制器官大小的基因，同时敲入了六个人类基因以增强兼容性。这颗心脏在手术后的第一个月表现良好，但患者最终在约 40 天后因出现排异迹象而死亡。

2.猪肾移植

2024 年 3 月，全球首例活体人类接受基因编辑猪肾脏移植手术在美国马萨诸塞州总医院完成，患者是 62 岁的理查德·斯莱曼。尽管斯莱曼在术后近两个月后去世，但院方表示，没有任何迹象表明他的死亡是由移植引起的。

随后，纽约大学朗格尼健康中心在 2024 年 12 月完成了又一例活体猪肾移植，患者托瓦娜·鲁尼顺利出院，并成为首例存活超过两个月的猪肾移植患者。鲁尼的手术医生是纽约大学朗格尼移植研究所所长罗伯特·蒙哥马利，这位医生本人也曾于 2018 年接受人心脏移植手术。

3.猪肝移植

2024 年，中国第四军医大学西京医院团队的研究人员在脑死亡人体模型中完成了全球首次基因编辑猪肝脏移植。经过六个基因编辑的猪肝脏被移植到了一位脑死亡的患者体内，该实验持续了 10 天，最终应家属要求而终止。

在实验期间，移植的猪肝脏展示了良好的基本代谢功能，包括能够产生白蛋白和胆汁，并且没有出现其他异种移植模型中常见的严重凝血功能障碍。此外，肝脏保持了稳定的血流，并且没有出现超急性排斥反应或任何急性排斥的迹象。

猪肝-人器官移植手术示意图。（图源：参考文献[6]）

技术之外，还有两道“软门禁”

值得注意的是，这些早期的移植手术是在“同情使用”计划下进行的，而非正式的临床试验。不可否认的是，猪-人异种器官移植的未来已来。目前，美国食品药品监督管理局（FDA）已正式批准了猪肾人体移植临床试验。大规模的正式临床试验或于未来几年启动，初期大概率聚焦成人肾移植与儿童心脏移植。但在其应用之前，还有三道关键关卡待突破。

首先是技术层面，需进一步攻克免疫排斥等技术难题，让猪器官在人体内实现长期稳定工作，目前移植器官的存活时长也仍需大幅提升。

其次是伦理规范的明确。动物福利、“救人”与“护动物”的平衡、患者知情同意的边界、病毒风险的防控标准等，都需要政府监管、科学界与社会各界共同商议探讨，形成统一准则。

最后是公众信任建立。文化、宗教都会影响个人对猪器官的接受程度。有调查显示，多数人对这项技术持谨慎支持态度，但当了解到器官效果可能不及人类器官、存在病毒风险时，支持率会明显下降。公众的接受度和信任度也是异种移植最终能否融入主流医疗体系的关键。

“跨界”器官移植的未来，

不仅于“活下去”

现代医学正在拓展人类生命的边界。“借来之心”、“异类之肾”的跳动和运作，证明了科学能够把不可思议化为现实。

但这条路还很长。免疫排斥、跨种病毒、长期存活的不确定性仍旧是不易攻克的难题，伦理与价值的拷问是更深层的困境。

“人类生命至上”似乎是一直是默认的准则，但在拯救人类生命的同时，如何科学且负责地处理跨物种移植所涉及的伦理与生物风险，还需要未来研究在技术优化、免疫管理和伦理监管之间保持平衡，提出更系统的评估框架。异种移植或许不仅仅是一场医学实验，同时也试炼着人类文明与价值选择。

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[8]The Medical Miracle of a Pig’s Heart in a Human Body. By Rivka Galchen，THE NEW YORKER, February 21, 2022

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来源丨科普中国

作者丨李娟 生命科学专业博士

监制丨中国科普博览

责编丨张一诺

审校丨徐来、张林林