羅伯特·蒙哥馬利小心翼翼地走下醫院走廊，手裡端著一個不鏽鋼碗，裡面裝著一顆活體人類腎臟，腎臟放在冰塊上。幾分鐘前，這個器官還在一個人的身體裡。它即將被植入到另一個人體內，以維持他的生命。
那是今年春天過去的一個星期一上午 11 點左右。我跟隨腹部移植外科醫生、紐約大學朗格尼移植研究所主任蒙哥馬利走進手術室，49 歲的約翰·普里馬維拉正在等待接受這顆珍貴的腎臟。監護儀發出嗶嗶聲；音響系統裡播放著夏奇拉的歌曲。蒙哥馬利做過數千例移植手術，他走到手術檯前，輕輕地將器官放入普里馬維拉的腹部。這顆由普里馬維拉的好友托馬斯·肯尼捐獻的腎臟呈淡粉色，大小和形狀都像芒果。蒙哥馬利示意我靠近手術檯。我看到他移開了他剛剛縫合在替代器官上的動脈夾。腎臟充血變紅，開始搏動，煥發出生命力。
這是普里馬維拉的第二次腎移植。他天生患有一種叫做腎發育不全的疾病，這種疾病阻止了他的腎臟完全發育。他 14 歲時接受了第一次移植，那個器官持續使用了大約 35 年。但在 2022 年，它開始衰竭，他不得不接受透析並加入移植等待名單。肯尼——自從小學就和普里馬維拉是朋友——自願接受了檢查，發現他是普里馬維拉的密切組織配型。對於肯尼來說，這個決定很容易。“我只是覺得在正確的時間做正確的事情，”他在手術幾周後告訴我。
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並非每個人都像普里馬維拉那樣幸運。美國目前有超過 10 萬人在等待器官移植，其中絕大多數人等待腎臟。每天有 17 人在等待移植時死亡。由於後勤和醫療障礙以及有爭議的分配系統，採購系統在任何特定時間僅使用可用器官的一小部分。對於太多人來說，移植仍然遙不可及，特別是對於有色人種和低收入人群；許多人甚至從未被列入等待名單。
最近在治療丙型肝炎和艾滋病毒等感染方面的醫學進步使以前無法使用的器官變得可用。此外，技術使得器官在移植前可以在體外保持更長時間的活力，甚至可以提高其質量。然而，對器官的需求仍然遠遠超過供應。
長期以來，人們在漫長的等待名單上死亡的悲慘情況促使蒙哥馬利和其他幾位科學家開始一項大膽的實驗：將其他物種的器官——特別是轉基因豬——移植到人體內。在過去的兩年裡，他們在這些被稱為異種移植的手術中取得了重大進展。這個術語的詞根來自希臘語 xenos，意思是“外來的”或“異族的”。在今年的測試中，豬腎臟在人體內功能長達兩個月而沒有衰竭。科學家們已經找到了對這些器官進行基因調整的方法，使其更適合人類，從而降低不良反應或人體免疫系統完全排斥的風險。
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蒙哥馬利將當前不充分的器官移植系統比作靠化石燃料執行的經濟體。“你可以讓它燃燒得更清潔，你可以做出所有這些不同的改變，”他說，“但它永遠不會成為你真正需要的，即某種可再生、可持續的東西。”對於蒙哥馬利來說，異種移植是可再生能源。
在與托馬斯·肯尼和約翰·普里馬維拉接受的手術相同的程式中，首席外科醫生羅伯特·蒙哥馬利在檢查器官（右）後，將活體腎臟從供體手術室運送到受體手術室（左）。圖片來源：霍洛德·艾德
然而，它們仍然非常具有實驗性。它們提出了棘手的倫理問題，例如誰應該接受移植以及如何溝通所涉及的風險。有些人批評異種移植是分散人們注意力，使其無法解決現有移植系統的問題。但蒙哥馬利強烈反對。“我一生都在努力做出這些漸進的改變，”他說。他認為，現在是採取更大行動的時候了，而異種移植就是答案。
我可以體會到等待可能永遠不會到來的器官的焦慮。我的母親在 2019 年被診斷出患有肺纖維化，這是一種進行性、致命的肺部瘢痕疾病，平均診斷後預期壽命為 2 到 5 年。這種疾病無法治癒，但肺移植提供了延長她生命的可能。像許多需要移植的人一樣，我們不得不等到她病重到可以列入移植名單（如果她甚至有資格的話），同時希望她能在病情惡化到無法承受手術之前獲得器官。我知道在期盼手術奇蹟的同時，還要準備為正在逝去的父母哀悼的痛苦。
蒙哥馬利也理解這種焦慮：他在 2018 年接受了心臟移植手術，以治療一種危及生命的先天性心臟病，他的父親和兄弟都死於這種疾病。“我對移植的興趣真的可以追溯到我父親生病的時候，”他在普里馬維拉手術前幾個月告訴我。我們當時在他的辦公室裡，俯瞰著曼哈頓市中心。牆上裝飾著他與總統們在表彰他或他的妻子（一位大都會歌劇院的女中音歌唱家）的儀式上合影的照片。蒙哥馬利的父親在 50 歲時被診斷出患有危險的心臟病，心臟移植本可以挽救他的生命。但在當時，他被認為年紀太大，不適合手術。蒙哥馬利的一個兄弟在等待器官時去世；另一個兄弟接受了移植，現在還活著。當蒙哥馬利病重時，他不知道自己是否能及時接受移植。後來，一顆心臟可用了，蒙哥馬利自己的同事在紐約大學朗格尼健康中心為他做了手術，蒙哥馬利目前在那裡執業。
大多數移植器官來自已故捐獻者，但腎臟和其他器官（包括肝臟）的部分可以從活體捐獻者的慷慨捐獻中獲得。在本世紀初，為了增加活體捐獻者的器官供應，蒙哥馬利在美國進行了一些最早的“多米諾骨牌”配對腎移植，其中多名捐獻者和受者以一種外科手術的菊花鍊形式提供和接受器官。這個過程增加了可能的配型數量：如果一個器官的血型或組織型別與捐獻者的預期受者不匹配，則它可能與鏈中的其他人匹配，而該鏈中的另一個捐獻者可能有一個與原始受者良好匹配的器官。然而，蒙哥馬利說，這種手術並沒有顯著增加活體捐獻腎移植的數量。
另一個主要的器官來源——已故捐獻者——依賴於那些在意外情況下不幸去世的人，這些情況允許及時獲取他們的器官以進行移植。這些通常是事故或腦損傷的受害者，他們被宣佈腦死亡，但只要身體保持生命支援，他們的其他器官就會繼續工作。2022 年，美國有近 15,000 名已故人員（他們是註冊器官捐獻者或其家人代表他們同意捐獻器官）提供了器官。從歷史上看，很大一部分已故捐獻者是機動車事故的受害者。隨著交通和車輛安全性的提高，撞車事故——值得慶幸的是——變得越來越容易倖存。然而，安全性的提高也減少了可用於移植的器官數量。
一項發展一直在推動捐獻器官的增加，但這沒什麼可慶祝的。那就是阿片類藥物危機。死於藥物過量的人現在佔捐獻者的很大一部分——從 2000 年的 1% 上升到 2017 年的 13% 以上——而且這場危機似乎不會很快消退。“我們現在的成功是建立在我們社會的失敗之上的，”蒙哥馬利說。來自死於過量用藥的人的移植器官數量增加，是這些死亡規模以及醫學進步的結果，這些進步使更多這些器官可用。一些患有阿片類藥物成癮的人也感染了丙型肝炎，這是一種引起嚴重肝臟炎症的疾病。直到幾年前，來自此類捐獻者的器官都被認為是不可用的，因為存在感染受者的風險。但是新的抗病毒藥物使該疾病可以治療。在約翰·霍普金斯大學和賓夕法尼亞大學工作的基礎上，蒙哥馬利和他的同事幫助率先進行了首次來自丙型肝炎陽性捐獻者的移植；蒙哥馬利接受的心臟就來自這樣一位捐獻者。2019 年，約翰·霍普金斯醫學中心的外科醫生在美國進行了首例艾滋病毒感染者之間的活體腎移植，現在這種情況雖然很少見，但越來越頻繁。
儘管取得了這些成功，但多年來，潛在的器官接受者的數量已經超過了供應量。2022 年，美國移植了超過 42,800 個器官，創歷史新高——比 2021 年增長了 3.7%。隨著終末期器官疾病的醫療保健水平的提高，越來越多的人活得足夠長，可以進入移植名單，從而產生了對更多器官的需求。
長期以來，這種未滿足的需求一直困擾著瑪蒂娜·羅斯布拉特，她有資源和雄心壯志對此做些什麼。我第一次見到羅斯布拉特是在 2013 年的一次關於未來主義和超人類主義的會議上，她是一位生物技術企業家和律師，也是衛星廣播公司 SiriusXM 的創始人，超人類主義是一個專注於利用技術增強人類的領域。她正在談論她透過將人類意識上傳到計算機來實現數字永生的目標。儘管有這些遙不可及的雄心壯志，但羅斯布拉特幾十年來一直資助著大量的紮實研究，她的公司聯合治療公司推動了異種移植領域的近期進展。
當羅斯布拉特六歲的女兒被診斷出患有肺動脈高壓時，她開始對移植產生興趣，這是一種可能具有進行性且有時致命的肺部疾病。醫生告訴羅斯布拉特，唯一的治療方法是肺移植，但獲得移植的機會渺茫——特別是對於兒童而言。羅斯布拉特成立了一個基金會——後來又成立了聯合治療公司——來開發治療這種疾病的藥物，這些藥物使她的女兒得以存活。但是對於許多患有這種疾病的人來說，肺移植仍然是唯一的選擇，羅斯布拉特清楚地認識到，器官根本不夠用。“我的近期計劃是，在我女兒珍妮絲需要移植之前，我要想出辦法來拯救她，”羅斯布拉特說。“我的長期計劃是，我要想出無限量的移植器官供應。”
圖片來源：珍·克里斯蒂安森；來源：器官獲取和移植網路（資料）；等待時間值截至 2023 年 8 月 18 日
羅斯布拉特和聯合治療公司正在探索幾種方法來實現這一目標。該公司正在投資能夠使肺臟在體外保持活力直到準備好移植的系統。這些機器將氧氣和營養物質泵入肺臟，並使其保持溫暖——這個過程稱為體外肺灌注。類似的系統已經使用了多年，用於腎臟，在某些情況下也用於肝臟。聯合治療公司子公司肺生物工程高階主管布蘭迪·佐夫基表示，只有 20% 的捐獻肺臟是可用的，因為這些器官非常容易受到損傷或感染。肺生物工程公司使用一種名為 XPS 的裝置，該裝置已獲得美國食品和藥物管理局批准，由 XVIVO 公司製造，用於灌注和監測捐獻肺臟。捐獻肺臟被送到肺生物工程公司的設施，其工作人員與移植外科醫生進行即時影片和音訊通話，以評估一對肺臟是否合適。“我們[嘗試]消除他們可能拒絕器官的所有理由，”佐夫基說。她解釋說，目標是透過治療任何感染並穩定其功能來維持或提高移植前肺臟的質量。
儘管取得了這些進展，但仍然沒有足夠的器官來滿足所有需要器官的人。因此，蒙哥馬利和其他科學家已經開始探索更豐富的器官來源，即在為該目的而飼養的動物中培育器官。
異種移植的歷史至少可以追溯到 19 世紀，當時醫生使用青蛙皮進行皮膚移植。其他嘗試更加離奇和怪誕：在 20 世紀 20 年代，法國的一位外科醫生將黑猩猩的睪丸移植到老年男性體內，試圖使這些人“返老還童”。更嚴肅的嘗試發生在 20 世紀 60 年代，當時幾位大膽的外科醫生將黑猩猩和狒狒的腎臟、肝臟和心臟移植到人體內。有些人移植後不久就去世了；另一些人存活了幾個月，但最終經歷了感染、排斥或其他被證明是致命的併發症。
在 20 世紀 70 年代和 80 年代，免疫抑制藥物的進步使移植其他物種器官的前景更加可行。1984 年，一位名叫 Baby Fae 的嬰兒接受了一顆狒狒心臟，並在她的免疫系統排斥該器官之前存活了三週。這次手術引起了人們對可移植嬰兒器官短缺的廣泛關注，但也突顯了跨物種移植的免疫學挑戰。在那之後，該領域短暫地停頓了一下，直到 20 世紀 90 年代初。“在我們在一些新技術的出現能夠進一步發展之前，異種移植實際上處於暫停狀態，”蒙哥馬利說。
在 20 世紀 90 年代又進行了一些異種移植，但很明顯，僅靠更好的免疫抑制作用無法解決問題。因此，科學家們開始修改引發免疫反應的基因。2000 年，PPL Therapeutics（現在的 Revivicor）創造了第一批克隆豬，並開始對它們進行基因工程改造，使其成為人類移植器官的來源。2011 年，聯合治療公司收購了 Revivicor。該公司選擇豬的部分原因是這些動物易於飼養，但也因為它們的器官與人類的器官相似，並且可以生長到適合人類受體的大小。
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此外，使用豬（數量充足且已經為人類使用而飼養）被認為比使用非人靈長類動物在倫理上更可接受。Revivicor 的科學家培育出一種豬，他們敲除或滅活了 alpha-gal 基因，該基因導致動物產生一種糖，這種糖會引發人類的免疫反應。2020 年，FDA 批准了這些“GalSafe”豬用於醫療產品或作為食品。
在放大攝像機的幫助下，外科醫生取出捐獻器官（左）。腎臟植入後，醫療團隊縫合受者（右）。圖片來源：霍洛德·艾德
兩年後，馬里蘭大學醫學院的外科醫生將一顆 Revivicor 豬心移植到一位名叫大衛·貝內特的高階患者體內，成為頭條新聞。貝內特患有致命的心臟病，沒有資格接受人類心臟移植；由於他的死亡迫在眉睫，因此根據 FDA 擴大使用方案（有時稱為“同情使用”例外）向他提供了豬心臟。
移植的心臟工作了將近兩個月後衰竭。心臟衰竭的原因尚不完全清楚；原因可能是一種未被發現的豬病毒，儘管馬里蘭大學團隊在《柳葉刀》雜誌上發表的一項分析表明，失控的炎症和免疫抑制作用的降低也可能發揮了作用。“外科醫生不喜歡失去病人，”貝內特的外科醫生巴特利·格里菲斯說。“但這確實是一件具有劃時代意義的事件。”有些人認為貝內特病得太重，無法從移植中受益，但格里菲斯說，豬心臟是貝內特的最佳選擇，而且這次手術提供了關於豬器官如何在人體內工作的重要資訊。他和他的同事於 2023 年 9 月在一名名叫勞倫斯·福西特的男子身上完成了第二次豬心臟移植，也是在同情使用途徑下進行的。
2021 年，蒙哥馬利和他在紐約大學朗格尼的同事以及移植外科醫生傑米·洛克和她在阿拉巴馬大學伯明翰分校 (UAB) 的同事分別將豬腎臟移植到腦死亡的人（稱為死者）體內，並獲得了家人的同意。這些實驗旨在表明豬器官可以在人體內發揮作用而不會造成傷害。
在紐約大學的前兩次手術中，腎臟被連線到受者的上腿靠近腹股溝的位置，以便於監測，然後連線到腿部動脈和靜脈。UAB 團隊將其腎臟移植到死者的腹部。所有移植的腎臟都產生了尿液——這是腎臟功能健康的標誌。該團隊在幾天後結束了實驗，但在那段時間裡，器官沒有顯示出立即排斥的跡象。2022 年 6 月和 7 月，紐約大學小組在心臟外科醫生納達爾·莫阿扎米的領導下，將兩顆轉基因豬心臟移植到已故受者體內。移植的心臟在實驗的三天期間執行良好。
UAB 綜合移植研究所所長洛克說，她參與異種移植是為了幫助將基礎科學家的工作轉化為延長生命的療法。“每週我都會看到大量我們最終列入等待名單的患者，”她說。“而且我知道，由於器官短缺，這些人中的許多人將在有機會接受移植之前死亡。我認為異種移植是一種可能為更多人帶來希望的方式。”
2023 年 7 月，紐約大學邀請我觀察其第三次豬腎臟異種移植到人體死者體內。我在醫院屋頂觀看了腎臟乘坐直升機飛越紐約市東河的情景。一個小團隊用紙板箱裝著放在冰上的器官，用輪椅推著它穿過醫院走廊。我跟隨團隊到達手術樓層——我不能進入手術室，因為有接觸豬病毒的風險。豬可能攜帶病毒，例如豬鉅細胞病毒，這種病毒在 2022 年接受豬心臟移植的人貝內特體內被檢測到。紐約大學已經開發出一種更靈敏的病毒檢測方法，但作為預防措施，外科醫生和觀察員也會定期接受血液檢測。
我透過醫院“控制室”的影片直播觀看了移植過程，控制室裡擠滿了醫生和研究人員，他們在給小瓶貼標籤，這些小瓶稍後將裝有來自腎臟和死者的尿液、血液和組織，以供後續分析。
當蒙哥馬利和他的同事將豬腎臟的血管和輸尿管連線到死者身上時，我們焦急地等待著。還移植了豬胸腺——免疫細胞的來源——以幫助降低免疫排斥的風險。當醫生移開新器官血管上的夾子時，腎臟開始產生尿液。移植成功了。
手術後，蒙哥馬利和他的同事在死者床邊舉行了簡報會。我私下感謝了這個人家庭的巨大慷慨，他們在巨大的個人悲劇之中，選擇捐獻他們所愛之人的遺體，以便讓未來的人有更好的生存機會。這個人名叫莫，死於腦腫瘤併發症。他的姐姐瑪麗·米勒-達菲說，她決定捐獻他的遺體，因為她覺得他會想幫助別人。腎臟疾病奪走了她另一個兄弟的生命，當時他只有三個月大。她告訴我，她曾為捐獻莫的遺體的決定而掙扎，但紐約大學醫生們的同情心幫助她更容易地做出了決定。“如果讓我再做一次，我不會改變任何事情，”她說。
2023 年 3 月，捐獻者托馬斯·肯尼（左）在肯尼的家中與受者兼老朋友約翰·普里馬維拉（右）一起慶祝。圖片來源：霍洛德·艾德
與之前的異種移植不同，之前的異種移植計劃只持續幾天，而這次移植計劃持續一個月，只要身體和器官運轉良好，沒有不可逆轉的器官排斥跡象。手術進行得比預期更好。8 月底，實驗又延長了一個月。腎臟顯示出輕微的排斥跡象，但在實驗結束前被逆轉。8 月，洛克和她在 UAB 的團隊報告了另一次豬腎臟異種移植到死者體內。該器官維持了一週，然後實驗停止。
儘管這些實驗提供了有用的資料，但要證明此類移植是安全有效的，還需要在活體患者身上進行臨床試驗。FDA 已發出訊號，表示一旦獲得足夠的臨床前資料，它就願意開始異種移植的 I 期臨床試驗。馬里蘭大學、紐約大學朗格尼和 UAB 的團隊希望成為首批進行試驗的團隊之一。黑斯廷斯中心研究異種移植倫理問題的高階研究學者凱倫·馬施克說，在活人身上進行試驗的前景引發了關於誰可以參與以及如何溝通風險的問題。“應該制定什麼樣的資格標準？”她說。“因為不是每個人都能參加第一次試驗。”
只有極少數人會參加首次活體試驗。馬施克說，領導試驗的研究人員將不得不決定是招募移植等待名單上的人，還是招募不符合人類器官移植條件因此別無選擇的人。出於後勤原因，參與者最終也可能是居住在進行試驗的移植中心附近的人。
雖然人類福祉是最重要的考慮因素，但異種移植也引發了關於為獲取器官而飼養動物的倫理問題。動物福利組織已經提出，為了拯救人類生命而殺死動物是否合乎倫理。異種移植倡導者反駁說，為人類食用而飼養的動物數量遠遠超過將用於移植的動物數量。馬施克指出，後者很可能受到 FDA 的嚴格監管，因為它們的器官將被視為藥物。最大的障礙可能是一個更具存在意義的障礙——將豬器官放入人體內的想法可能會讓一些人感到不安。然而，歷史表明，曾經被認為不自然的手術可能會變得司空見慣。例如，豬心臟瓣膜和牛心臟組織現在已廣泛應用於醫學。
雄心勃勃的計劃正在制定中，以生產更多器官。蒙哥馬利和其他研究人員正在研究去除動物器官細胞的方法，並用人類受體的幹細胞播種，這樣人的身體就不會排斥移植。蒙哥馬利說，紐約大學團隊計劃在不久的將來將這種“脫細胞”器官植入最近去世的人體內。聯合治療公司正在致力於使用細胞和組織製造 3D 列印器官，這些器官可以根據任何人的情況進行定製。其他研究正在改變死亡本身的定義：耶魯大學的研究人員開發了一種灌注系統，可以在動物死亡後數小時內保持豬腦細胞和身體“存活”。有一天，這個系統可能能夠儲存人類器官以進行移植，甚至可以復活處於死亡邊緣的人。
然而，即使科學家們擴充套件了移植科學的邊界，當前的系統仍有巨大的改進空間。外科醫生經常放棄好的器官，因為他們缺乏使用這些器官的人員和其他資源。自 20 世紀 70 年代以來，器官共享聯合網路 (UNOS) 一直是美國唯一負責匹配器官捐獻者和接受者的實體。它與衛生與公共服務部簽約的數十個非營利組織合作，將器官從捐獻者送到醫院。但是這個系統中的缺陷，例如缺乏問責制和過時的軟體，限制了其有效性。今年 3 月，拜登政府宣佈計劃透過使其更具競爭力來實現移植系統的現代化，7 月，美國國會透過立法打破 UNOS 的壟斷。
我的母親在 2021 年秋季進入了移植名單。那年 12 月 15 日，她接到了“電話”：有一對肺臟可用，可能與她匹配，她是否可以儘快來醫院辦理移植手術入住手續？獲得移植名單資格是一個艱苦的過程，花費了將近一年的時間。它涉及大量的測試，有許多可能的取消資格因素，而且在我母親進入名單並在名單上待了幾個月之後，我們度過了痛苦的一天，在醫院等待外科醫生確保肺臟的質量合格。（肺臟質量不合格的情況太常見了，病人會被送回家。）肺臟被認為是好的，我的母親被推進了手術室。七個小時後，她被推出手術室，獲得了重生的機會。
我的母親用她的新肺臟度過了一年半的時間。康復並不容易——她的肋骨架經歷了很多疼痛，外科醫生不得不將其切開才能放入器官，而且她還短暫地擔心過淋巴瘤。移植康復過程給我的兄弟姐妹和我帶來了沉重的情感負擔，我們花了將近兩個月的時間照顧她。但此後她康復良好。
憑藉她獲得的健康和時間禮物，她現在已經搬回了夏威夷，在她移植前，她在那裡生活了很多年。她回到夏威夷後做的第一件事就是與她的老划艇俱樂部一起劃夏威夷獨木舟，以及多年來第一次在沒有氧氣瓶的情況下在太平洋中游泳。我非常感謝她的捐獻者及其家人，感謝執行手術並在術後照顧她的專業醫療團隊，以及感謝之前幾代人的醫學進步。感謝他們，我仍然擁有我的母親。