世界初！遺伝子編集された豚の心臓が人間に移植される

メリーランド大学医学部は１０日、医療専門家らが遺伝子操作した豚の心臓を米国の心臓病患者に移植したと発表。これは世界で初めてのケースだ。これは世界初の遺伝子組み換え異種心臓移植手術です。患者の容態は現在良好だが、引き続き観察中である。医師たちは数週間以内に移植が成功したかどうかを評価する予定だ。

異種移植では、通常、ヒトの拒絶反応が問題となります。なぜ豚の心臓移植手術はこれほど大きな進歩を遂げたのでしょうか？この背後にはどのような技術的進歩があったのでしょうか?

移植を受けた患者は右、外科医は左（画像提供：メリーランド大学医療センター）

1月7日、メリーランド大学医学部の医師らが遺伝子編集された豚の心臓を初めて患者に移植した。画像出典: https://phys.org/

豚の心臓を人間に移植するにはどうすればいいのでしょうか？

その男の名前はデビッド・ベネットです。彼は心不全を患っており、病状は末期状態となっている。彼は機械の助けなしに正常な心臓と肺の機能を維持することができません。手術の前日、ベネットさんは「死ぬか、豚の心臓移植かのどちらかだ。私は生きたい。これが最後の手段だとは分かっているが、これが私の最後の選択だ」と語った。

術後の状況から判断すると、遺伝子編集された豚の心臓移植は人体で即時の拒絶反応を引き起こさなかった。今後数週間は依然として極めて重要であり、医師らは移植された心臓の活動を注意深く監視することになる。遺伝子編集されたブタの心臓が人間の体内で正常に機能することができれば、この手術は画期的な出来事となる可能性がある。

豚の臓器の多くは人間の臓器と非常によく似ているが、異種移植には大きな障害がある。人間の免疫系が異質の組織や臓器を拒絶し、致命的な結果をもたらす可能性があるのだ。

科学者が豚の遺伝子を改変したい主な理由は、こうした拒絶反応を抑制し、患者の免疫系が豚の心臓を攻撃するのを防ぐためです。

昨年10月、ニューヨーク大学ランゴーン・ヘルスのロバート・モンゴメリー博士率いる研究チームは、遺伝子編集されたブタの腎臓を腎機能障害のある脳死患者に移植することに成功した。患者の家族は、患者の生命維持装置が外される直前に実験に同意した。豚の腎臓は「ほぼ即座に」尿を生成し、老廃物であるクレアチニンを排泄し始めたと報告されており、これは腎機能が良好であることを示す兆候である。最初の実験は 54 時間後に終了しましたが、その間、腎臓には拒絶反応に関連する肉眼的特徴は見られませんでした。

異種移植技術はまだ使用が承認されていないが、米国食品医薬品局（FDA）には、患者が重篤または生命を脅かす病状に直面し、唯一の選択肢が実験的な治療である場合に適用される「人道的使用」条項がある。ベネットさんは大晦日にFDAから特別許可を受け、移植手術を受ける機会を得た。

手術進行中。画像出典: https://phys.org/

メリーランド大学の動物から人間への移植プログラムの科学ディレクター、モハマド・モヒディン博士は、「最新の研究が効果的であることが証明されれば、患者に移植用の臓器が継続的に供給されるようになるだろう」と語った。

命を救うためになぜ動物の臓器を使うのでしょうか?

これまで私たちがよく知っている臓器移植は、通常、同種移植、つまり人間のドナーから臓器を必要としている人に移植するものでした。しかし、冒頭で述べたように、このアプローチには臓器不足という大きな問題があります。世界保健機関（WHO）によれば、毎年、世界の臓器移植ニーズの10％未満しか満たされていない。米国では、適切な移植臓器を待てないために、毎日平均10人が亡くなっています。わが国では、30万人が適切な臓器を待っていますが、毎年移植に成功するのは約1万6000件にすぎません。

まさにこの需要と供給の大きな不均衡があるからこそ、異種移植は大きな価値を発揮してきたのです。異種移植とは、人間以外の動物の生きた細胞、組織、臓器を人間の体内に移植または注入することを指します。動物を大量に飼育できるようになるため、異種移植のためのドナーの供給源が大幅に拡大することになる。

実際、先進的と思われるこの医療方法は、何百年も前に人々によって試みられていました。 1667年、フランスの医師ジャン・バティスト・ドニは、子羊の血を輸血して15歳の少年の熱を治しました。これは人間への輸血の記録された最古の事例でもあります。

17 世紀の輸血の概略図 (画像出典: Chirurgia infusoria、placidis cl. virorum dubiis impugnata [手紙のテキスト付き]、cum modesta、ad eadem、responsione. [Pt. I] / [Johann Daniel Major]。)

20 世紀には、腎臓、心臓、肝臓などの臓器の異種移植が試みられ始めました。しかし、当初はチンパンジーやヒヒなどの霊長類が人間に近いことから好まれました。

しかし、人間の臓器移植に最も適したドナーと思われた霊長類にも多くの欠陥があることが次第にわかってきました。 1984年、左心低形成症候群を患っていたステファニー・フェイ・ボークレールという名のアメリカ人女児がヒヒから心臓を移植され、異種移植を受けた最初の赤ちゃんとなった。しかし、わずか21日後、彼女は免疫拒絶反応により亡くなりました。

この事件は異種移植に冷水を浴びせ、その女の赤ちゃんは有名な「ベイビー・フェイ」となった。依然として存在する拒絶反応に加えて、ドナーとしての非ヒト霊長類には他の問題もある。倫理的な論争が起こりやすい、異種間で病原体が伝染するリスクが高い、飼育や繁殖が難しい、臓器のサイズが合わない、などである。

1990年代以降、研究者たちは徐々に私たちにとってより馴染みのある動物、豚に注目するようになりました。豚は、子豚の数が多い、成熟が早い、体の大きさや生理学的特徴が人間に近い、種間での病原体の伝染リスクが低いなど、一連の利点があり、実際の用途においてより価値があります。

画像出典: Pixabay

実際、1838年には、アメリカの医師リチャード・シャープ・キッサムがアイルランド人に対して史上初のヒト異種角膜移植手術を行っており、そのドナーは豚だった。これらの非細胞構造の移植は人体に免疫反応を引き起こしません。現在では、異種角膜や心臓弁なども臨床現場で使用されています。

今回豚の心臓移植を受けたベネットさんは、10年前にも豚の心臓弁を使用していた。

移植手術が新たな進歩を遂げる

メリーランド大学医療センターによれば、移植手術に使用された豚は遺伝子組み換えされており、研究者らは豚の臓器を人間が拒絶する原因となる3つの遺伝子を「ノックアウト」した。人間の体に移植された豚の心臓組織の過剰な成長を防ぐために、別の特定の遺伝子が「ノックアウト」されている。

さらに研究者らは、豚の臓器が人間の免疫システムに受け入れられやすいように、関連するヒト遺伝子6つを豚のゲノムに挿入した。同時に、外科チームは、人間の免疫系を抑制し、臓器の拒絶反応を防ぐことを目的とした抗拒絶薬も使用した。

同センターは、今回の移植手術により、遺伝子組み換え動物の心臓が人体に移植された後、人間の心臓のように機能し、人体がすぐに動物の心臓を拒絶しないことが初めて実証されたと述べた。チームは今後一定期間、患者を観察し続け、異種移植技術が今後も機能し、命を救うことができるかどうかを判断する予定だ。

研究者らは、この処置が実際に効果があるかどうかはまだ分かっていないが、科学者らが何十年も取り組んできた、動物の臓器を使って人間の命を救うことに向けた重要な一歩となると述べている。

異種動物の臓器が人間の臓器に取って代わる臓器移植の新時代は本当に来るのでしょうか？これには科学者が引き続き調査を続ける必要があります。

参考リンク: https://www.umms.org/ummc/news/2022/first-successful-transplant-of-porcine-heart-into-adult-human-heart

https://nyulangone.org/news/progress-xenotransplantation-opens-door-new-supply-critally-needed-organs

https://nyulangone.org/news/nyu-langone-health-performs-second-成功した-xenotransplantation-surgery

https://www.fda.gov/vaccines-blood-biologics/xenotransplantation

https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/xenotransplantation

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2019.03060/full

https://en.wikipedia.org/wiki/Baby_Fae

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2173507717300297

https://jamanetwork.com/journals/jamaophysical/article-abstract/627415

総合情報源：新華網、科技日報、環球科学、斉魯晩報など。