面对全球器官供需失衡与移植长期并发症的挑战，来自法国巴黎的Alexandre Loupy 教授团队（Université Paris Cité/INSERM U970）、中国北京的陈香美院士（解放军总医院第一医学中心、国家肾脏疾病临床研究中心）、广州的王海波教授与何建行教授（国家卫生健康委人体组织器官移植与医学大数据中心、广州医科大学附属第一医院），以及温州与澳门的张康教授团队（温州医科大学、澳门科技大学），合作撰写并于2025 年 7 月在《Nature Medicine》发表了综述文章《Reshaping transplantation with AI, emerging technologies and xenotransplantation》。文章系统梳理了移植医学中的核心困境，并重点讨论了人工智能、异种移植以及再生医学中类器官与3D生物打印等新兴技术的应用前景。

移植医学的核心挑战

文章首先指出，移植是治疗终末期心脏、肾脏、肝脏和肺脏疾病的唯一根本性选择。但现实中存在三大难题：

1.供体严重短缺：等待名单人数远超供体数量，美国超过10万人等待器官，欧洲 Eurotransplant 区域亦存在巨大缺口。

2.长期免疫抑制风险：尽管药物能维持移植物存活，却引发感染、肿瘤、代谢紊乱和心血管疾病，增加远期负担。

3.排斥反应复杂性：肾移植中的 AMR、心脏移植的微血管病变、肺移植的慢性功能障碍、肝移植的 T 细胞介导排斥，均显著影响长期预后。

图1：器官移植连续体中的现有和新兴技术

人工智能在移植中的应用

供体分配与候补名单管理

• 传统 MELD 指数存在局限，机器学习方法（如 XGBoost）在候补排序和死亡率预测方面表现更优，提高器官分配效率，减少浪费。

移植预后预测

• iBox 系统 是代表性成果，结合临床、病理和免疫学数据，可预测肾移植 10 年失败风险，已获 EMA 与 FDA 认可为替代终点，标志着 AI 工具首次获得国际监管承认。

数字病理与空间组学

• Banff Automation System（BAS）在 >4000 例肾活检中实现自动分级，30–50% 病例被重新分类，大幅提高一致性。

• 空间转录组学揭示了炎症细胞浸润与局部免疫反应机制，为精准诊疗提供新线索。

个体化免疫抑制

• AI 模型可根据遗传、代谢与社会学变量预测个体化他克莫司剂量，避免药物水平失衡，降低排斥风险。

新兴技术的应用前景

异种移植

• 基因编辑猪肾在脑死亡受体中恢复尿液生成并维持数周至数月，猪心脏在个别患者中维持循环支持。

• 难题仍在于：内皮损伤、凝血异常、病毒再激活和长期免疫排斥。

表1：异种移植亚临床和临床研究的治疗进展

类器官与 3D 生物打印

• 类器官：由干细胞或患者细胞形成的 3D 结构，保留遗传和功能特征，可用于个体化药物测试和作为组织补片，促进血管化和修复。

• 3D 生物打印：利用生物墨水逐层构建血管化组织，与器官芯片结合可进行动态药物评估。

• 主要瓶颈：批次差异、规模化生产困难和血管化不足。

生物材料与细胞包裹

• 新一代支架不仅提供力学支撑，还释放生长因子和信号分子，改善细胞分化和整合。

• 细胞包裹技术可减少免疫攻击，提升长期存活。

• 改良的支架（天然、合成、去细胞或杂交）与物理线索（刚度、表面特性）进一步优化组织工程效果。

伦理、监管与社会考量

• AI 的透明性：需明确其在临床决策中的责任与作用，避免“黑箱化”。

• 异种移植的风险：跨物种病原传播与动物伦理必须得到监管保障。

• 类器官与组织工程：涉及人源细胞与个性化组织，亟需伦理框架支持。

• 合规要求：包括 GMP 与 GCP，是创新技术转化的前提。

总结

尽管供体短缺与排斥反应依旧是移植医学的核心挑战，但机遇正在展开：AI 工具已走进临床与监管体系，异种移植取得关键突破，再生医学正开辟新的器官来源与修复路径。在多学科协作与完善伦理监管的前提下，未来的移植医学将由 “AI + 新兴技术” 双轮驱动，迎来重塑。肾类器官不仅是疾病建模与药物筛选的平台，更有望成为缓解移植困境的潜在解决方案。