Chinese researchers have performed the world's first transplant of a lung from a genetically modified pig into a patient confirmed to be brain dead. The organ remained viable and functional throughout the nine-day experiment, although complications were not avoided. The article was published in the journal Nature Medicine.
The idea of transplanting animal organs into humans (xenotransplantation) has been around for a long time, but genome editing systems, including CRISPR-Cas, have paved the way for its practical application. These systems can be used to remove key animal antigens, insert human genes into the genome, and inactivate embedded viruses to improve tissue compatibility with the human body.
The first experiments with transplanting genetically modified pig kidneys and hearts were conducted on brain-dead patients; since then, both organs have been transplanted into living people in the United States. In May 2025, Chinese researchers reported the first transplant of a GM pig liver, in addition to their own, into a brain-dead patient with liver failure. The organ functioned for 10 days and was then routinely removed. The lung is a more challenging organ to transplant, as it is easily damaged and exposed to the surrounding air (which increases the risk of infection), and similar experiments have not yet been conducted.
To prepare for the transplant, the Chinese company Clonorgan Biotechnology introduced six modifications into the genome of a Bama Xiang pig: they knocked out the GGTA1, B4GALNT2, and CMAH genes, which are responsible for xenoantigen production, and inserted the human genes CD55, CD46, and TBM, which regulate the complement system and modulate the immune response. Xin Xu of Guangzhou Medical University and colleagues harvested the left lung from a 22-month-old, 70-kilogram male GM pig and prepared it for transplant.
The recipient was a 39-year-old man with confirmed brain death following a hemorrhage who could not donate organs due to contraindications. The surgery was performed via a median sternotomy, with a cold ischemia time of 206 minutes. Immunosuppression with rabbit thymoglobulin, mycophenolate mofetil, and tacrolimus was initiated the day before the surgery. The latter two agents, along with methylprednisolone, were administered daily thereafter. Postoperative immunosuppression and anti-inflammatory therapy also included basiliximab, rituximab, eculizumab, tofacitinib, and belatacept.
Пациенту проводили постоянный мониторинг физиологических, биохимических и иммунологических показателей, а также выполняли биопсии трансплантата. После реперфузии пересаженное легкое сохраняло жизнеспособность, экспрессировало человеческие трансгены и функционировало, фракция усвоенного в нем кислорода составляла 40 процентов. Рентгенограммы через 6 и 24 часа показывали снижение прозрачности легочной ткани. Через сутки после вмешательства КТ выявила уплотнение в нижней части легкого, напоминающее первичную дисфункцию трансплантата (возможно, из-за реперфузионного повреждения). Гистологически определялся тяжелый воспалительный отек с инфильтрацией CD68-положительными клетками и повышенным уровнем интерлейкинов 6 и 10. Уровни В- и NK-клеток колебались в раннем послеоперационном периоде, уровень Т-клеток постепенно возрастал, начиная с третьего дня.
На третий и шестой дни после вмешательства в ксенографте наблюдались отложения иммуноглобулина G вдоль альвеолярных перегородок, к девятому дню они значимо уменьшились. Уровень иммуноглобулина М сначала был низким, но возрос к девятому дню, что свидетельствует о вторичной иммунной активации. Начиная с третьего дня также наблюдалась выраженная активация системы комплемента. Признаков активной инфекции, в том числе вызванной свиными патогенами, не было. Трансплантат сохранял жизнеспособность на протяжении 216 часов эксперимента, острого отторжения не произошло, гемодинамические параметры оставались стабильными. По истечении запланированного срока реципиента отключили от систем жизнеобеспечения.
Пилотный эксперимент показал принципиальную возможность ксенотрансплантации легкого генно-модифицированной свиньи без острого отторжения. Тем не менее, несмотря на модификации, наблюдался выраженный иммунный ответ, как клеточный, так и гуморальный. Это свидетельствует о необходимости доработки протокола иммуносупрессивной и противовоспалительной терапии, в первую очередь путем включения в него блокады сигнального пути CD40 и супрессии интерлейкинов и системы комплемента.
Подробно о ксенотрансплантации мы писали в материале «О свиньях и людях».
