《Cell Transplantation》：An Immunological and Translational Framework for Interspecies Exogenic Liver Transplantation
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肝移植仍然是终末期肝病的唯一根治性疗法，但其临床应用从根本上受到供体器官短缺的限制。尽管在器官保存、边缘移植物利用和异种移植方面取得了进展，但尚未实现可扩展的功能性肝组织来源。囊胚互补（blastocyst complementation）已成为一种产生外源性
肝移植仍然是终末期肝病的唯一根治性疗法，但其临床应用从根本上受到供体器官短缺的限制。尽管在器官保存、边缘移植物利用和异种移植方面取得了进展，但尚未实现可扩展的功能性肝组织来源。囊胚互补（blastocyst complementation）已成为一种产生外源性器官的新策略，使得能够在异种宿主体内发育出人源肝细胞。该方法引入了一种独特的生物学范式，即人实质细胞与部分异种非实质区室共存，导致区室化免疫原性。高效的人-猪囊胚互补仍是一项不断发展的技术，且功能性外源性人源化肝脏尚未在大动物移植模型中得以证实。我们从免疫学优先的临床框架审视外源性肝脏移植，重点关注主要由血管界面的先天免疫机制驱动的早期移植物损伤，包括补体激活、巨噬细胞介导的清除、血小板减少症和凝血失调，这些是肝脏异种移植中观察到的主要障碍。虽然由于抗原负荷降低，适应性免疫反应可能减弱，但残留的异种内皮和基质区室仍是免疫激活的关键驱动因素。我们强调外源性肝细胞移植作为一种潜在的转化桥梁，能够在体内对嵌合体衍生的人肝细胞进行功能验证，同时绕过全器官移植固有的血管不相容性。这种基于细胞的疗法可以在全外源性肝脏移植临床实现之前提供一个平台。我们提出了一种分阶段的免疫调节方法，重点是通过诱导治疗、血浆置换和补体调节来控制早期的先天性和体液性损伤，随后进行以耐受为导向的维持性免疫抑制减量。最后，我们概述了一条包含临床前验证、离体灌注和人遗体移植模型的转化路径，同时解决了伦理、生物安全和后勤方面的考量。外源性肝脏移植有潜力成为一种变革性策略，用于生成可扩展、免疫学优化的移植物，并重新定义肝脏移植的未来。
引言
肝移植仍是终末期肝病和急性肝衰竭的唯一治愈性治疗方法，然而其临床影响从根本上受限于合适供体器官的持续短缺。仅在美国，大量等待名单上的患者因无法及时获得移植物而死亡或病情恶化至超出移植资格。这一限制在急性肝衰竭中尤为关键，因为治疗窗口通常以天而非周来衡量。扩大供体池的努力包括机器灌注、边缘移植物利用和活体捐献，但这些策略并未解决器官供需之间的根本错配。其他替代方法如肝细胞移植、生物人工肝装置和干细胞来源的肝细胞类器官已显示出部分功能支持作用，但未能实现持久的全器官替代。因此，开发一种可扩展、按需供应的功能性肝组织来源仍是移植医学中一个核心的未满足需求。使用基因工程猪器官的异种移植已成为解决器官短缺的一种有前景的策略。基因编辑的进步，包括删除关键异种抗原（α-Gal、Neu5Gc和Sda等）以及插入人补体和凝血调节蛋白，已在临床前和早期临床环境中使猪心脏和肾脏移植物存活时间延长。然而，肝脏异种移植因严重的血小板减少症、凝血失调和快速的先天免疫激活而落后于其他器官。这些局限性突显了一个根本性挑战：成功的肝脏替代不仅需要结构性植入，还需要精确整合到宿主免疫、血液学和代谢系统中。肝脏在凝血、补体合成和免疫监视中的核心作用造成了跨物种移植时的独特脆弱性。重要的是，尽管对供体动物进行了广泛的基因修饰，许多这些障碍仍然存在，这表明异种移植本身可能无法完全克服种间不相容性。囊胚互补已成为一种替代策略，用于在异种宿主体内生成具有大量人细胞组成的外源性器官。通过将多能干细胞导入缺乏特定器官发育谱系的基因修饰动物胚胎中，该方法能够生成主要由供体来源细胞组成的器官。在肝脏生物学背景下，这一策略提供了在嵌合器官内产生人肝细胞的理论优势，可能降低抗原性并改善功能相容性。尽管概念验证研究已在多个种内和选定的种间模型中证明了成功的谱系特异性互补，但高效的人-猪嵌合现象仍然有限。迄今为止，功能性的、人源化的外源性肝脏尚未在临床相关的大动物移植模型中得到证实。然而，外源性肝脏生成的转化不仅仅局限于肝细胞替代。来自肝脏异种移植的新证据表明，非实质区室，包括窦状内皮细胞、库普弗细胞和肝星状细胞，在介导免疫激活、血小板隔离和凝血功能障碍中起着核心作用。因此，外源性肝脏移植后的长期移植物存活可能取决于这些肝脏特异性区室能在多大程度上被人源化或在功能上与受体对齐。最近的进展，包括猪肝脏异种移植的人遗体模型，为跨物种肝脏植入后的早期免疫动力学提供了前所未有的见解。高分辨率分析已识别出单核细胞驱动的炎症和凝血通路的协调激活，随后是移植物微环境内的T细胞耗竭特征。这些发现表明，肝脏移植物命运是由先天免疫、凝血系统和适应性免疫调节之间随时间演变的相互作用决定的。在这篇综述中，我们通过区室化免疫原性和转化可行性的视角审视了新兴的外源性肝脏移植领域。我们整合了来自异种移植、肝细胞移植和发育生物学的见解，以界定必须克服的关键障碍才能实现临床应用。具体而言，我们关注囊胚互补用于肝脏器官发生的原理、非实质区室在移植物免疫原性中的作用、为外源性器官设计提供信息的异种移植经验教训，以及临床转化的策略，包括遗体模型和桥接至移植的应用。在整个综述中，我们将实验支持的观察结果与提出的转化概念区分开来，认识到外源性肝脏移植的几个方面仍是推测性的，需要在未来的大动物和临床研究中得到验证。
文献检索策略
本叙述性综述总结了关于囊胚互补、外源性器官生成、异种移植、肝脏移植、发育生物学和移植免疫学的现有文献。使用PubMed、Scopus和Web of Science对2000年1月至2026年5月期间发表的研究进行了全面的文献检索，并通过手动审查参考文献列表补充了额外文章。检索词包括囊胚互补、种间嵌合体、人-猪嵌合体、肝脏器官发生、Hhex、ETV2、KDR、Flk1、血管互补、异种移植、肝脏异种移植、肝细胞移植、常温机器灌注、CD47–SIRPα、补体、先天免疫、适应性免疫和移植免疫学等组合，以及相关的医学主题词表（MeSH）。基于科学相关性纳入了原始研究文章、转化研究、临床前调查、临床报告以及与异种肝脏移植相关的选定综述文章，同时排除了非英语出版物、无完整手稿的会议摘要以及超出肝脏移植和移植免疫学范围的研究。
囊胚互补与外源性肝脏器官发生
囊胚互补是一种发育策略，通过利用基因工程改造的谱系特异性缺陷，能够在宿主胚胎内生成供体来源的器官。研究人员首次通过在 Pdx-1 缺陷小鼠胚胎中引入来自受体的多能干细胞，证明了在大鼠胰腺中生成的可能性，确立了种间器官发生在原理上是可行的。在机制层面，成功的互补需要供体细胞潜能与宿主发育时序之间的精确对齐。供体多能干细胞必须整合到内细胞团中，增殖并对宿主形态发生素梯度做出反应，同时竞争过残余的宿主祖细胞。在肝脏中，这涉及前肠内胚层的定植以及在严格调控的信号通路（包括FGF、BMP和Wnt）下随后分化为肝母细胞。针对早期肝脏特化的基因敲除策略，最显著的是 Hhex（一种对肝芽形成至关重要的转录因子），已被用于在小鼠和猪系统中创建允许供体来源肝细胞发育的生态位。在种内模型中，囊胚互补已在目标器官内持续产生高水平的供体嵌合现象，供体来源的肝细胞表现出适当的成熟标志物、代谢活性和转录组保真度。然而，向种间系统的转化揭示了显著的生物学限制。引入猪胚胎的人和啮齿动物多能干细胞显示出有限的存活和扩增，即使采用了抗凋亡修饰（如 Bcl2 过表达），也常常导致总体嵌合率较低（<1-5%）。这些发现表明，仅靠发育生态位的可用性是不够的，种间屏障，包括细胞周期动力学、表观遗传状态、发育同步化和早期宿主免疫监视的差异，限制了供体细胞的贡献。因此，尽管目前的研究确立了谱系特异性种间互补的概念验证，但高效且可重复的人-猪器官发生仍是一个主要的转化挑战。当前互补策略的一个关键局限性是非实质区室（特别是脉管系统）的不完全替换。虽然肝细胞可能主要来源于供体，但肝窦内皮细胞、库普弗细胞和基质成分通常仍来源于宿主。这一区别对移植有直接影响，因为血管内皮是抗体结合、补体激活和凝血信号传导的主要界面。在小鼠和猪系统中的研究表明，血管谱系特异性敲除，如 Flk1/Kdr 或 ETV2，可以启用供体来源的内皮和造血重建；并且可以与器官特异性敲除（例如 Pdx-/-， KDR-/-）结合，以实现双重实质和血管互补。然而，在种间背景下，供体来源的血管贡献仍然低效，并且常常局限于早期发育阶段，这表明内皮成熟和长期稳定性存在持久障碍。迄今为止，这些方法尚未在临床相关的大动物模型中产生完全协调的血管区室，这强调了在考虑临床转化之前需要进行持续优化。这些局限性突显了外源性器官生成不仅仅是器官发生的问题，更是多谱系整合的问题。在肝脏中，其功能与窦状结构及免疫细胞组成紧密耦合，非实质区室的不完全人源化可能会保留异种生物学的关键特征，包括血小板隔离、补体激活和先天免疫参与。因此，未来的策略可能会超越肝细胞生成，扩展到包括对发育中器官内内皮、基质和免疫生态位的协调靶向。从转化的角度来看，囊胚互补提供了一个优于体外分化和生物工程的独特优势，它允许器官在支持完全细胞成熟的生理环境中发育。然而，其临床可行性将取决于克服种间屏障、实现可重复的多谱系嵌合现象，并确保最终器官不仅在结构上完整，而且在宿主-移植物界面上具有免疫学兼容性。目前，大动物模型中功能性外源性肝脏移植的缺失应被视为一个关键的知识缺口，而非基本概念的局限，这强调了需要在逐步更接近临床的系统上进行持续的迭代验证。因此，囊胚互补不应仅仅被视为一种生成器官的方法，而应被视作一个工程化可移植组织细胞组成的平台，对免疫识别和长期移植物功能有直接影响。
外源性肝细胞作为肝脏替代的转化桥梁
囊胚互补在体内生成成熟肝细胞的能力提供了一条近期的转化途径，该途径有别于并很可能先于全器官外源性肝脏移植。与需要协调血管、胆道和免疫整合的肝脏不同，肝细胞移植无需完全器官替换即可提供有临床意义的益处。这一区别至关重要，因为它允许在基于细胞的治疗背景下评估外源性平台，其中血管不相容性和手术复杂性大大降低。在种内和种间嵌合模型中，通过囊胚互补产生的供体来源肝细胞表现出成熟的功能特征，包括白蛋白生成、尿素循环活性、糖原储存和药物代谢酶表达。针对肝脏发育调节因子（如 Hhex）的定向破坏已使供体细胞能够强力贡献于肝细胞谱系，这些细胞展现出与天然肝细胞相当的转录组和功能特征。重要的是，这些肝细胞在生理胚胎环境中发育，克服了体外分化系统的局限性，后者常常产生不成熟或不稳定的、代谢能力不完全的肝细胞样细胞。最近的种间研究进一步支持了外源性肝细胞的治疗潜力。从嵌合动物中分离出的供体来源肝细胞已被证明在移植后能够植入，保留关键代谢功能，并在慢性肝损伤模型中改善疾病表型。这些发现证实，外源性肝细胞不仅在结构上成熟，而且在体内也具有功能，能够对全身代谢稳态做出贡献。这对于代谢性肝病和急性肝衰竭等临床状况尤其相关，在这些情况下，部分恢复肝功能可能足以稳定患者或将其桥接至移植。从转化角度来看，肝细胞疗法比全器官移植具有若干实际优势。肝细胞可以冷冻保存、扩增并以微创方式给药，允许重复给药并根据疾病进展灵活安排时机。此外，由于肝细胞移植不涉及供体脉管系统的转移，它在很大程度上避免了血管化移植物特有的即时抗体介导和补体驱动的损伤。这一特性在外源性系统背景下尤为重要，因为内皮区室的不完全人源化仍然是全器官移植的主要障碍。然而，成功的植入取决于可用于分离的合适肝脏的可及性，而这在肝硬化或纤维化肝脏中常常受限。此外，移植肝细胞的长期存续可能受到免疫介导清除的限制，特别是如果存在残留的异种特征或受体免疫系统已被致敏。这些挑战突显了将肝细胞移植与增强生态位可用性（如预处理方案）和调节免疫反应以促进持久植入的策略相结合的重要性。重要的是，外源性肝细胞在几个潜在重要方面不同于传统的供体来源肝细胞。它们是通过正常的胚胎肝脏发育产生的，而不是从受损或边缘供体器官中分离出来的，从而产生了具有保留代谢功能和转录组保真度的成熟肝细胞。此外，囊胚互补提供了在器官发生前对供体细胞进行基因工程改造的机会，允许对免疫原性、代谢性能或抵抗免疫介导损伤的能力进行靶向修饰。这些属性是否能转化为比传统肝细胞移植更优越的植入、存续或临床疗效，将需要通过直接的实验评估来验证。重要的是，外源性肝细胞的生成提供了一个平台，可以在细胞水平上整合异种移植中开发的基因工程策略。可以对供体来源的肝细胞进行修饰以降低免疫原性、增强代谢功能或赋予抵抗免疫介导损伤的能力。与此同时，缺乏供体来源的脉管系统将免疫学焦点从超急性排斥反应转向细胞植入和适应性免疫兼容性，创造了一个更易处理的治疗格局。总之，外源性肝细胞代表了实验性器官生成与全外源性肝脏移植之间的临床中间步骤，提供了一个平台，用于在全外源性肝脏移植临床应用之前，在体内评估嵌合衍生人肝细胞的功能能力、安全性和免疫学行为。
血管化互补与内皮人源化
外源性肝脏移植的一个核心障碍是宿主来源脉管系统的持续存在，它构成了移植物与受体免疫系统之间的主要界面。虽然囊胚互补可以高保真地生成供体来源的肝细胞，但内皮和造血谱系的不完全替换保留了异种抗原性的关键来源。在肝脏中，这一点尤其重要，因为肝窦内皮细胞不仅调节灌注，还调节补体激活、白细胞运输和血小板动力学。因此，即使是一个主要为人实质的器官，如果血管区室仍为宿主来源，其在免疫学上可能表现为异种移植物。为解决这一限制，多个研究小组通过靶向内皮发育的关键调节因子，开发了血管谱系特异性互补策略。敲除对血管生成至关重要的基因，如 Flk1 (Kdr) 或 ETV2，会创造一个发育生态位，允许供体来源的细胞重新填充内皮和造血区室。在小鼠模型中，这些方法已导致近乎完全的供体来源血管系统，内皮细胞表达经典标志物，包括CD31、VE-钙黏蛋白和vWF。猪系统中的类似策略已证明血管互补可以扩展到大型动物，支持将这些方法转化为临床相关宿主的可行性。然而，这些发现主要源自种内互补模型；在人-猪嵌合体中能否达到相当水平的内皮替换尚不清楚。重要的是，血管互补已与器官特异性敲除策略相结合，以实现多谱系供体重建。双敲除模型，如猪的 (Pdx1-/-， KDR-/-)，使得能够同时生成供体来源的实质和内皮区室，代表了朝着生产具有降低免疫差异的器官迈出的关键一步。然而，虽然这些方法在种内环境中非常有效，但种间血管互补仍然有限。在人-猪和啮齿动物种间嵌合体中，供体细胞可以贡献于早期内皮谱系，但很少能达到持续或占主导地位的血管嵌合现象，这表明在内皮成熟、存活和跨物种整合方面存在持久的障碍。迄今为止，尚无研究在大动物外源性肝脏模型中证明持久的、全器官内皮人源化。这些发现表明，单独的发育互补可能不足以完全人源化血管界面。异种移植的经验教训表明，内皮兼容性不仅由细胞起源决定，还由分子表型决定。即使在成功的基因工程之后，猪内皮仍然容易受到抗体结合、补体激活和凝血失调的影响，除非解决特定的分子不相容性。删除主要的碳水化合物异种抗原（α-Gal, Neu5Gc, Sda）以及插入人补体调节蛋白（CD46, CD55, CD59）、抗凝血因子（血栓调节蛋白, EPCR）和抗炎介质，对于在临床前模型中减轻超急性排斥反应和改善移植物存活至关重要。对于外源性器官发育，这表明了一种双重血管人源化策略。首先，应通过谱系特异性敲除和改进的供体细胞整合来优化发育方法，以最大化供体来源的内皮贡献。其次，残留的宿主来源内皮细胞应进行基因工程改造，以表达与人兼容的分子谱，降低其触发先天性和体液免疫反应的能力。这种组合方法承认完全的内皮替换可能无法立即实现，但通过靶向分子修饰仍然可以提高功能兼容性。在肝脏中，血管人源化的重要性因窦状微环境的独特生物学特性而被进一步放大。肝窦内皮细胞与库普弗细胞和循环血小板密切相互作用，介导免疫监视、抗原呈递和血小板清除等过程。异种移植研究已证明，猪肝窦内皮细胞可以直接结合并吞噬人血小板，导致猪肝移植后观察到的严重血小板减少症。这些相互作用由受体介导的识别和抑制性信号通路（如CD47–SIRPα）中的种间不相容性共同驱动。因此，外源性肝脏中不完全的内皮人源化可能保留这些致病机制，除非特别加以解决。血管互补代表了一个关键决定因素，决定了外源性器官是否能实现真正的免疫学兼容性，还是保留异种行为的关键特征。尽管这一概念得到了当前发育和异种移植研究的支持，但其转化价值最终将取决于在未来的大动物模型中证明稳定的内皮人源化和功能性免疫兼容性。外源性肝脏移植的成功可能不仅取决于生成人肝细胞，还取决于工程化血管界面以最小化免疫激活、稳定凝血通路并支持长期移植物整合。
肝脏异种移植对外源性肝脏设计的启示
肝脏异种移植为理解外源性肝脏移植必须克服的挑战提供了一个独特的信息丰富的框架。与其他实体器官不同，肝脏表现出一种独特的移植物损伤模式，其特征是快速的血小板减少症、凝血失调和先天免疫激活，通常在没有典型超急性排斥反应的情况下发生。这些特征反映了肝脏特殊的血管和免疫结构，并强调移植物失败并非仅由抗原性决定，而是由宿主-移植物界面的功能不相容性决定。猪到灵长类动物肝脏异种移植中最一致的发现之一是再灌注后数小时内出现严重的血小板减少症。血小板计数可能因在移植物内隔离、聚集和吞噬而急剧下降。机制研究已证明，猪肝窦内皮细胞和库普弗细胞通过受体介导的通路（包括去唾液酸糖蛋白受体-1、整合素复合物如CD11b/CD18以及抑制性信号通路如CD47–SIRPα中的种间不相容性）主动结合和内化受体血小板。此外，猪血管性血友病因子可以异常激活人血小板，进一步放大聚集和清除。这些过程在很大程度上独立于抗体结合而发生，代表了一个肝脏特异性的障碍，尽管基因工程取得了进展，但仍限制了移植物存活。与此同时，异种肝脏移植与凝血失调和血栓性微血管病相关，这是由供体和受体凝血通路之间的不相容性驱动的。猪内皮细胞表达组织因子，并与人的抗凝血系统（包括组织因子途径抑制剂和血栓调节蛋白）表现出有限的兼容性。这导致受体凝血级联反应的激活、纤维蛋白沉积和移植物微血管内的血栓形成。重要的是，即使在补体激活减少和免疫球蛋白沉积最小化的情况下，这些事件也可能发生，表明凝血功能障碍不仅是免疫损伤的继发结果，而且是一种原发性的不相容性。最近的人遗体猪肝脏异种移植模型为了解在这种情况下免疫激活的时间动态提供了前所未有的见解。再灌注后不久，循环单核细胞和血小板迅速激活，伴随着与凝血和炎症相关基因的上调，包括血小板反应蛋白-1。这些早期反应之后是免疫细胞浸润移植物，包括γδ T细胞和表现出耗竭表型的T细胞。空间转录组学分析已识别出后来出现的表达调节分子如PD-L1的C1QC+单核细胞群体，表明从促炎激活向免疫调节或适应状态的转变。这些发现表明，移植物命运是由先天免疫激活、凝血通路和适应性免疫调节之间的动态相互作用决定的，而非单一的显性排斥机制。与其他器官相比，肝脏可能表现出对典型抗体介导损伤的相对抵抗力。肝衰竭受体中补体水平降低，加上肝窦内皮的固有特性，可能减弱早期补体介导的细胞毒性。然而，这种相对保护并不能阻止血小板减少症或凝血异常的发展，强化了非免疫性不相容性是肝脏移植物失败核心的概念。此外，虽然诸如α-Gal敲除和表达人补体调节蛋白等基因修饰减少了超急性排斥反应，但它们并未消除血小板消耗和微血管损伤的下游级联反应。这些观察结果对外源性肝脏移植有直接影响。首先，它们强调仅替换肝细胞是不够的；必须解决非实质区室，特别是窦状内皮和驻留巨噬细胞，以实现功能兼容性。其次，它们表明早期移植物损伤主要由先天性和止血机制驱动，而非持续的适应性免疫反应，支持以早期干预为重点的治疗策略。第三，它们强调了分子兼容性的重要性，包括CD47–SIRPα信号传导、补体调节和凝血通路对齐，即使在没有明显抗原错配的情况下也是如此。重要的是，外源性肝脏发育提供了修改或消除其中几种潜在抑制性通路的可能性。通过生成人肝细胞，移植物抗原负荷可能会降低，可能减弱适应性免疫反应。然而，如果血管和巨噬细胞区室仍然是猪源的，血小板隔离和凝血功能障碍的关键机制可能会持续存在。这就造成了一种情况，即外源性肝脏可能在结构上看起来是人源化的，但却保留了异种移植物的功能负担。因此，异种移植的经验教训强烈主张采用多区室方法进行外源性器官设计，其中细胞起源和分子表型都得到优化。这些原理是否能转化为外源性肝脏移植后改善的移植物功能，仍有待在实验中建立，特别是在临床相关的大动物模型中。最后，这些数据表明，外源性肝脏移植的临床应用最初可能模仿异种移植的轨迹，早期用作急性肝衰竭患者同种异体移植的桥接。在这种情况下，即使是几天级别的短期移植物功能也可能通过稳定代谢和凝血参数来提供有意义的临床益处。然而，最终目标将是解决异种移植模型中确定的血管和免疫不相容性的潜在机制，从而将移植物存活期延长到这一急性期之外。
外源性肝脏移植的先天免疫学
先天免疫激活代表了成功的外源性肝脏移植的主要早期障碍，并可能在植入后的最初几小时到几天内决定移植物命运。与需要抗原处理和克隆扩增的适应性免疫不同，先天反应是即时的，并在血管界面启动，在那里残留的异种内皮、库普弗细胞和循环受体免疫细胞相互作用。在外源性肝脏中，其实质肝细胞可能来源于人，但非实质区室仍部分为猪源，这创造了一种区室化先天激活的环境，其中早期损伤主要由血管和窦状微环境驱动。这种情况下先天免疫识别的核心机制是天然抗体结合和补体激活。即使在缺乏主要异种抗原α-Gal的情况下，受体也存在针对非Gal抗原（如Neu5Gc和Sd(a)）的预成型抗体，这些抗体可以结合残留的猪内皮细胞。这种相互作用激活经典补体通路，导致C3d和C5b-9沉积、内皮激活和炎症信号放大。然而，在肝脏中，补体介导的细胞毒性通常不如其他器官突出，部分原因是肝衰竭患者全身补体水平降低以及窦状内皮的独特结构。因此，肝脏移植中的补体激活可能更多地起到促炎放大器的作用，而非细胞裂解的主要驱动因素。除了抗体介导的通路外，抗体非依赖的先天机制也发挥着关键作用。巨噬细胞和库普弗细胞可以通过模式识别受体以及通过缺乏抑制性“自我”信号来识别异种细胞。在这方面最重要的通路之一是CD47–SIRPα轴，它通常向巨噬细胞传递“别吃我”信号。在种间环境中，猪CD47与人SIRPα之间的不相容性导致抑制性信号丢失，促进了供体细胞（包括内皮细胞和血小板）的吞噬作用。这一机制直接导致移植物损伤以及在肝脏异种移植中观察到的快速血小板清除。在外源性肝脏中，猪源库普弗细胞或内皮细胞的持续存在可能因此维持巨噬细胞激活，即使肝细胞完全是人类来源的。自然杀伤细胞是早期先天免疫的另一个重要组成部分。自然杀伤细胞激活受激活性和抑制性受体信号的平衡调控，其中许多是物种特异性的。异种细胞可能无法接合抑制性受体，如杀伤细胞免疫球蛋白样受体，导致自然杀伤细胞介导的细胞毒性和细胞因子释放。虽然自然杀伤细胞在肝脏异种移植中的参与程度不如在其他器官中那样明确，但它们对早期炎症信号传导和内皮激活的贡献可能很重要，特别是在残留异种脉管系统的背景下。肝脏异种移植以及潜在外源性肝脏中先天免疫激活最具决定性的特征可能是凝血和血小板功能障碍。激活的内皮细胞和单核细胞上调组织因子和其他促凝血介质，触发凝血酶生成和移植物微血管内纤维蛋白沉积。同时，血小板激活和隔离由与窦状内皮细胞和库普弗细胞的直接相互作用驱动，通过ASGR1和整合素复合物等受体介导。最近在人遗体异种移植模型中的转录组学分析已识别出THBS1+单核细胞群体的早期扩增，将先天免疫激活与血小板聚集和凝血信号联系起来。这些发现强调，在肝脏中，先天免疫不能与止血功能分开；相反，它们代表了一个单一的、整合的病理生理轴。重要的是，外源性器官中的先天免疫反应可能在空间上受限，但在功能上足以驱动移植物损伤。即使是有限区域的异种内皮也能启动补体激活、招募单核细胞和中性粒细胞，并在整个移植物中传播炎症级联反应。这对囊胚互补策略有重要影响，因为实质的部分人源化而不相应修改血管和免疫区室可能不会有意义地减少早期先天损伤。这些观察结果支持一个概念模型，其中外源性肝脏移植的特征是早期先天免疫主导，随后是潜在的适应性调节。我们提出，如果能通过内皮人源化、补体调节、巨噬细胞信号通路调节和靶向抗凝有效控制先天损伤，那么下游的适应性免疫反应可能会减弱。相反，未能控制早期先天激活可能导致不可逆的血管损伤、微血栓形成和移植物失败，在适应性免疫变得临床相关之前。从转化的角度来看，这个框架强调，外源性肝脏移植的主要治疗靶点不仅仅是抗原识别，而是血管先天界面。结合内皮细胞基因工程、巨噬细胞抑制性信号调节和早期免疫抑制的策略可能对于防止从初始先天激活到移植物功能障碍的事件级联反应至关重要。因此，控制先天免疫反应预计将对外源性肝脏移植的成功临床转化至关重要，尽管这一假设仍需在未来的大动物和临床研究中得到验证。
适应性免疫、免疫激活与调节通路
虽然先天免疫主导着外源性肝脏移植的早期阶段，但移植物的长期命运最终由适应性免疫反应决定。在传统的同种异体移植中，由T和B淋巴细胞介导的适应性免疫通过直接和间接通路识别供体同种抗原，驱动急性和慢性排斥反应。在异种移植中，这一负担因异种表位的广度而被放大，导致尽管使用积极的免疫抑制，仍产生持续的抗体产生和细胞排斥反应。然而，外源性器官引入了一个根本不同的背景，其中抗原景观因人类实质的存在而改变，可能重塑适应性免疫激活。在外源性肝脏中，肝细胞可能主要是供体来源且为人类的，从而减少了可供受体免疫系统呈递的供体抗原库。这对T细胞启动和B细胞激活都有重要影响。如果供体来源的抗原呈递细胞群体也被人类化或数量减少，则直接抗原呈递可能受限；而异种肽的间接呈递可能仅限于残留的非实质区室，如内皮和基质细胞。因此，适应性免疫激活可能在空间上受限且在数量上减弱，而非系统性持续。然而，这种减弱不太可能是完全的。残留的异种内皮细胞和巨噬细胞可以作为间接呈递的抗原来源，导致CD4+ T细胞激活和随后的B细胞激活。这可以驱动针对异种靶标的从头抗体形成，即使在没有广泛抗原暴露的情况下。此外，浸润移植物的受体抗原呈递细胞可以加工和呈递异种肽，随时间推移维持适应性反应。因此，虽然外源性器官可能降低适应性免疫的强度，但它们并未消除它；相反，它们将其焦点转移到特定的细胞区室。肝脏在这一背景下因其固有的致耐受性特性而占据独特地位。肝脏抗原呈递细胞，包括肝窦内皮细胞和库普弗细胞，可以通过表达抑制性配体和免疫调节细胞因子来促进T细胞删除、无能和耗竭。这种环境有利于调节性免疫反应的发展，并与同种异体肝移植中比其他器官更低的排斥率相关。在外源性肝脏中，人类肝细胞在这种致耐受性环境中的存在可能进一步促进适应性反应偏向免疫适应而非排斥，特别是如果早期先天损伤得到控制。这种调节环境的一个关键组成部分是调节性T细胞的活动。与它们在常规移植中完全抑制同种免疫反应的能力有限相比，调节性T细胞在外源性器官中可能更有效，因为抗原负荷减少且区室化。通过抑制CD4+ T细胞激活、限制生发中心形成和减少B细胞分化，调节性T细胞可以减弱细胞和体液适应性反应。这种效应在肝脏中可能尤其相关，因为局部信号促进调节性T细胞的扩增和功能。因此，外源性肝脏移植可能提供一个环境，在其中调节性T细胞介导的免疫控制可以有意义地促进长期移植物稳定性。来自异种移植模型的新数据进一步表明，肝脏中的适应性免疫反应可能随时间从激活演变为耗竭。表达耗竭标志物的T细胞群体以及表达调节性配体如PD-L1的单核细胞群体的识别表明，移植物微环境可以积极地将适应性免疫塑造成一种较少炎症的状态。虽然这种现象尚未在外源性器官中得到充分表征，但它提出了这样一种可能性：在某些条件下，特别是当抗原暴露减少且调节通路被激活时，适应性免疫反应可能是自限性的。从临床角度来看，这些观察结果支持一个模型，在该模型中，外源性肝脏移植中的适应性免疫是可修改的而非固定的。对先天性和体液性损伤的早期控制可以防止适应性反应的放大，允许调节机制占主导地位。随着时间的推移，这可能使得能够减少维持性免疫抑制，特别是在那些表现出稳定移植物功能和免疫适应证据的患者中。这是否最终允许大幅最小化长期免疫抑制，将需要在未来的临床前和临床研究中得到验证。然而，实现这一结果将需要仔细监测免疫反应，并详细了解残留异种区室与持续抗原呈递之间的关系。总之，外源性肝脏移植中的适应性免疫可以概括为抗原负荷减少、空间受限的激活以及增强的调节潜力。这些特征使其区别于同种异体移植和异种移植，并支持外源性器官占据并定义了一个独特的免疫学类别。前进的挑战将是把这个理论优势转化为一致的临床结果，在免疫控制与显著最小化或完全克服长期免疫抑制的目标之间取得平衡。
免疫调节策略：诱导免疫抑制、抗体耗竭与以耐受为导向的减量
外源性肝脏移植的免疫学架构——以早期、区室化的先天损伤，随后是减弱的适应性反应为特征——支持一种与传统的终身免疫抑制根本不同的分阶段免疫调节策略。外源性肝脏移植的主要目标可能是控制早期的血管和体液损伤，稳定移植物微环境，并实现随后的免疫适应，从而减轻对T细胞介导免疫的长期抑制。这种方法将外源性肝移植中的免疫抑制重新定义为术后早期的一个时间依赖性干预。因此，诱导治疗是外源性器官移植的核心。除了淋巴细胞耗竭或共刺激阻断剂外，诱导方案还必须解决血管界面的先天免疫激活，包括补体介导的内皮损伤和单核细胞/巨噬细胞激活。鉴于移植后即刻期间先天免疫激活的主导作用，外源性肝脏移植中的诱导策略可能与常规肝脏同种异体移植不同，优先考虑补体抑制和内皮保护而非强效的T细胞耗竭。补体抑制策略，无论是药理学手段还是基因编码于移植物内，都可以减少早期炎症级联反应的放大。靶向近端补体级联的药物，如C1酯酶抑制剂，可能特别有吸引力，因为它们抑制了宿主防御中启动的经典通路。相比之下，末端通路抑制剂如依库珠单抗或ravulizumab可阻止C5激活和膜攻击复合物形成，但不能阻止上游补体介导的内皮激活。外源性肝脏移植的最佳补体靶向策略最终需要实验验证。同时，调节巨噬细胞信号通路，特别是抑制性检查点如CD47–SIRPα，可以限制供体细胞的吞噬清除并减弱血小板消耗。在肝脏中，先天免疫激活与凝血紧密耦合，诱导策略还必须考虑止血稳定性，包括靶向抗凝和预防微血管血栓形成。移植后早期的一个并行优先事项是控制体液免疫。尽管外源性器官的抗原负荷减少，但残留的异种区室仍然容易被预成型和从头合成的抗体结合。血浆置换提供了一种直接机制来降低循环抗体水平，从而在此关键窗口期内限制补体激活和内皮损伤。其在外源性移植中的应用概念上类似于其在ABO不相容和抗体介导排斥反应场景中的作用，但有一个不同的目标：暂时抑制抗体介导的损伤，直到移植物稳定且抗原暴露最小化。辅助性静脉注射免疫球蛋白可能通过中和致病性抗体、抑制补体激活以及改变先天免疫细胞上的Fc受体信号传导，进一步调节体液反应。随着早期损伤得到控制，免疫调节的重点转向适应性免疫调节和耐受诱导。在此阶段，促进调节通路，特别是涉及调节性T细胞的通路，变得相关。通过低剂量IL-2给药、过继转移或共刺激阻断等方法扩增或治疗性增强调节性T细胞，可以抑制来自异种区室的残留抗原呈递，并防止适应性免疫反应的升级。在肝脏中，其固有的致耐受性机制已得到充分证实，这些干预措施可能与局部免疫调节协同作用，促进免疫适应而非排斥。这种分阶段模型创造了逐步减少维持性免疫抑制的可能性，这一概念将外源性器官移植与同种异体和异种移植区分开来。如果早期先天性和体液性损伤能够得到有效控制，且适应性反应保持有限，那么在选定的受者中，维持性抑制最终可能被最小化，而非完全撤除。是否能够实现有限的免疫抑制将取决于血管人源化的程度、残留异种细胞群体的持续性以及移植后免疫调节的长期稳定性。相反，长期的移植物稳定性可能通过减少抗原暴露和内源性调节机制的结合来维持。这种方法的可行性将取决于移植物内实现的特别是血管和免疫区室的人源化程度，以及移植物微环境随时间的稳定性。重要的是，这种策略并没有消除免疫介导损伤的风险，而是在时间上对其进行了重新分配。移植后即刻成为决定移植物命运的关键窗口期。未能控制早期先天性和体液反应可能导致不可逆的血管损伤，并需要升级免疫抑制，而成功的早期干预可能允许移植物过渡到一种相对免疫静止的状态。这强调了在早期阶段精确监测免疫和凝血参数的必要性，包括抗体水平、补体激活、血小板动力学和炎症生物标志物。总之，外源性肝脏移植中的免疫调节最好被概念化为一个动态的、阶段特异性的过程，整合了对早期先天性和体液损伤的控制与随后对适应性调节和耐受的促进。这种方法与外源性器官发育的核心前提一致：通过改变移植物的细胞组成，移植的免疫学负担被减少和重塑，使得能够制定超越终身免疫抑制、走向靶向且潜在有限的免疫干预策略。
迈向临床转化：临床前验证、遗体模型与首次人体试验路径
外源性肝脏移植从实验概念向临床治疗的转变将需要一个循序渐进的转化框架，在首次人体应用之前严格评估安全性、功能和免疫学行为。与传统移植不同，外源性器官不仅需要验证功能，更重要的是需要验证安全性，因为其具有独特的发育和免疫学特性。这需要从体外表征到离体灌注测试、遗体验证以及精心分期的临床试验的结构化推进。转化的第一阶段将涉及对外源性肝脏的全面临床前表征，包括通过单细胞转录组学定义细胞组成，确认实质和非实质嵌合的程度，以及评估血管和基质区室内残留异种抗原的存在。功能评估必须超越肝细胞活性，包括胆汁生成、代谢能力以及与凝血和补体系统的相互作用。使用人血的离体灌注研究提供了一个关键的中间步骤，类似于其在评估临床植入前边缘供肝活力中的既定作用。常温机器灌注提供了一个临床相关的平台，用于在移植前评估外源性肝脏功能、血管兼容性和早期免疫学行为，允许在受控环境中直接评估抗体结合、补体激活、血小板隔离和凝血动力学。这些实验对于肝脏尤其重要，因为早期移植物失败通常由血管和止血不相容性驱动。最值得注意的是，这些研究还应确定血管人源化的程度，并定义残留的异种内皮群体是否足以引发临床相关的先天免疫激活。一个关键的转化步骤是使用人遗体模型，它提供了一个近乎临床的环境来评估外源性器官的性能，而无需让活体受体承担风险。在这些模型中，外源性肝脏可以在生理条件下进行手术植入和灌注，从而能够评估血管吻合、血流动力学稳定性和早期移植物功能。将遗体植入与常温机器灌注（体外肝脏交叉循环）相结合，可以连续监测代谢参数，如乳酸清除率、胆汁生成和合成功能，同时还能对免疫和凝血生物标志物进行连续采样。近期
