干细胞再生医学与异种器官移植领域的快速发展为根本解决临床治疗所需供体细胞、器官短缺问题提供方案。然而，由于干细胞分化、调控机制十分复杂，基于体外细胞分化、扩增体的制备方式难以获得功能健全供体细胞，且成本高昂，无法满足临床需求。在异种器官移植领域，虽然基因编辑猪肾脏、心脏移植已在非人灵长类动物上取得了显著进展；但对于具有复杂蛋白/激素/代谢功能的器官（例如肝脏），由于跨种属生理兼容性低，难以直接临床应用。通过动物模型为生物反应器，结合干细胞与再生技术，活体再生人类细胞/器官是有效的解决方案之一。

目前异种之间的组织器官功能性重建只在大鼠-小鼠、以及人-小鼠之间实现。例如在小动物模型领域，人类干细胞等可在免疫缺陷小鼠体内分化为多系人免疫细胞、红细胞、血小板、肝细胞、肺实质细胞等，从概念上检验了基于动物模型再造人类细胞/器官的思路。然而，免疫缺陷小鼠体型较小、寿命较短、与人类生理兼容性较低，难以用于制备临床级别的供体细胞/器官。是否能够建立对人类细胞具有高度免疫兼容性，且可实现人类干细胞高效植入和分化的大型免疫缺陷动物模型？仍然是完全未知的挑战。

猪在体型、器官解剖结构和生理功能等方面与人类高度相似，且易于繁殖、便于基因编辑，因此被视为理想的临床前大动物模型和临床异种移植的供体动物。在过去的二十年里，研究者已通过天然突变品系的选择性繁育以及Rag1（或Rag2）和Il2rg等基因的敲除，建立了多种免疫缺陷猪品系。然而，重症免疫缺陷猪极易由于感染而导致早期死亡，其长期饲养是国际难题（此前报道最长生存仅34天）。是否能够攻克免疫缺陷猪的制备与饲养，并以免疫缺陷猪为载体，实现人源细胞在组织器官的高水平植入和嵌合？是当前人源化器官异种构建领域探索的主要路径。

2025年5月20日，Nature Biomedical Engineering杂志以长文形式在线发表了吉林大学人类疾病动物模型模型国家地方联合工程实验室杨永广/胡正/李子义团队和中国科学院动物研究所周琪/李伟团队合作完成的题为Long-term engraftment of human stem and progenitor cells for large-scale production of functional immune cells in engineered pigs的研究论文。该研究建立了免疫缺陷猪的构建和净化平台，首次实现重症免疫缺陷猪长程饲养（>500天）；构建了T/B/NK细胞缺陷，且巨噬细胞对人类细胞耐受的免疫缺陷猪；结合优化的清髓预处理和人造血干/祖细胞移植方案，实现了人造血干/祖细胞在猪体内长时间（>200天）植入和高比例（>90%）、多谱系（人T、B、NK、髓系、巨核、红系等）重建；且证实在猪体内发育的人类免疫细胞具有健全功能。该研究为利用猪模型规模化制备人类造血免疫细胞和人源化器官的再造奠定了基础。

在本研究中，研究团队依托吉林大学人类疾病动物模型国家地方联合工程实验室与器官再造与移植教育部重点实验室平台，建立了免疫缺陷猪剖宫产净化、人工饲养、屏障环境手术操作等技术体系，突破了重症免疫缺陷猪难以长期饲养难题。在此基础上，团队利用CRISPR-Cas9和体细胞核移植技术构建了T/B/NK细胞缺陷的Rag1-/- Il2rg-/-（RG）巴马猪。虽然人造血干/祖细胞在植入RG猪后可在猪骨髓内可检测到高比例的多系人造血免疫细胞，且猪骨髓内的人造血干/祖细胞可在免疫缺陷小鼠实现二次移植；但是，在RG猪的外周血和脾脏中几乎检测不到人类细胞。进一步研究发现，巴马猪巨噬细胞会快速排斥输入的人类细胞；其主要原因是人类CD47分子与猪SIRPα（巨噬细胞表面免疫抑制受体）没有交叉反应。为克服巨噬细胞影响，研究团队构建了CD47-/-Rag1-/-Il2rg-/-(RGD)免疫缺陷猪。CD47分子缺失使得RGD猪源巨噬细胞对人类细胞免疫耐受。

研究团队以RGD猪为受体，结合优化的人人造血干/祖细胞移植方案，实现了包括人T、B、NK、mDC、pDC、单核细胞等几乎所有人造血免疫细胞在猪骨髓、外周血、脾脏等组织器官中的长时程（>200天）高水平（最高超过90%）重建。有趣的是，人源化猪胸腺内具有强劲的人T细胞发育（>90%嵌合），人胸腺细胞具有典型的CD4/CD8双阳性、单阳性和双阴性表型和组成；且免疫缺陷猪胸腺大小由移植前的严重萎缩状态发展到接近免疫健全猪胸腺的大小和细胞数水平。利用单细胞测序技术分析发现，人源化猪骨髓、脾脏、胸腺中具有与人类接近的多谱系人造血免疫细胞的表型和组成。人源化猪体内的T细胞和B细胞具有广泛的识别谱系（TCR/BCR Repertoire）。功能实验发现，人源化猪体内发育的人CD4+ T细胞在接受TCR信号刺激后会大量活化、增殖，分泌多种炎症因子，并可被诱导为Th1、Th2、Th17、Treg细胞；人CD8+ T细胞在导入anti-CD19 CAR载体后可对人B细胞肿瘤产生强烈的杀伤作用。

综上，研究团队构建了对人类细胞具有高度兼容性的免疫缺陷猪，建立了免疫缺陷猪的净化、饲养、实验体系，并首次实现了人造血干/祖细胞在猪体内高比例、长期植入和重建。该研究开创了基于免疫缺陷猪的再生医学研究新领域，为利用人源化猪为生物反应器规模化制备人类造血免疫细胞（如造血干细胞、CAR-T、TCR-T、CAR-NK等）、血液细胞（人红细胞、人血小板），及以猪为载体再造“人源化器官”奠定了基础。

该研究由吉林大学第一医院和中国科学院动物研究所合作完成，吉林大学第一医院杨永广教授、胡正教授、李子义教授，中国科学院动物研究所李伟研究员与周琪研究员为共同通讯作者；吉林大学第一医院胡正教授，博士生邹俊、汪正铸，中国科学院动物所博士后许凯和海棠博士，为本研究共同第一作者。该研究工作得到科学技术部、中国科学院、国家自然科学基金委员会基金等的大力支持。