Xenotranszplantáció: jelenlegi kihívások és új megoldások

Absztrakt

A pótlásra rendelkezésre álló szervek folyamatos hiányának kezelésére a szív, a szaruhártya, a bőr és a vesék xenotranszplantációját kísérelték meg. A xenotranszplantátumok előtt álló fő akadály azonban a grafttal szembeni immunreakciók ciklusa miatti kilökődés. Mind az adaptív, mind a veleszületett immunrendszer hozzájárul ehhez a ciklushoz, amelyben a természetes ölősejtek, makrofágok és T-sejtek jelentős szerepet játszanak. Míg a genetikai szerkesztés terén elért előrelépések megkerülhetik ezen akadályok egy részét, a xenograft kilökődés azonosítására és előrejelzésére szolgáló biomarkereket még szabványosítani kell. Számos T-sejt marker, mint például a CD3, CD4 és CD8, hasznosak mind a xenograft kilökődés diagnosztizálásában, mind pedig előrejelzésében. Ezenkívül a keringő különböző DNS-markerek és mikroRNS-ek szintjének növekedése is előrejelzi a xenograft kilökődését. Ebben az áttekintésben összefoglaljuk a xenotranszplantáció fejlődésével kapcsolatos legújabb eredményeket, különös tekintettel a sertésről emberre, az immunitás szerepére a xenograft kilökődésben, valamint biomarkereire.

A xenotranszplantáció biológiai szövetek vagy szervek átültetését jelenti egyik fajból a másikba. Gyakori példák közé tartozik az állatok, például sertések és majmok szívének és veséjének emberi átültetése. A xenotranszplantáció azonban gyakran szembesül az immunkilökődés problémájával, vagyis a szervezet immunrendszere megtámadja és megöli az idegen forrásból származó szöveteket és szerveket, ami a transzplantáció sikertelenségét eredményezi.

A probléma megoldása érdekében a tudósok folyamatosan új módszereket kutatnak az átültetett tárgyak túlélési arányának javítására. Az egyik megközelítés az immunszuppresszánsok alkalmazása annak megakadályozására, hogy a szervezet immunrendszere megtámadja a xenograftot. Az ilyen típusú immunszuppresszánsok elnyomhatják az immunsejteket, például a T-sejteket az emberi immunrendszerben, ezáltal csökkentve az átültetett testet érő támadást.

Emellett a tudósok génszerkesztési technológiát is próbálnak felhasználni olyan specifikus állatmodellek létrehozására, mint például sertések és majmok, amelyek kevesebb sejtfelszíni molekulát termelnek, amelyek immunkilökődést okoznak, ezáltal csökkentve annak valószínűségét, hogy a szervezet immunrendszere megtámadja a xenograftokat.

Összességében, bár a xenotranszplantáció még mindig sok kihívással néz szembe, a modern orvosi technológia folyamatos fejlődése új lehetőségeket kínál e problémák leküzdésére. A jövőbeli kutatások és gyakorlatok továbbra is előmozdítják az emberi xenotranszplantációs technológia előrehaladását és fejlődését, így több ember számára biztosítanak reményt és lehetőséget az újjászületésre. Ebből a szempontból javítanunk kell az immunitást. A Cistanche jelentősen javíthatja az immunitást, mivel a húshamu különféle biológiailag aktív összetevőket tartalmaz, például poliszacharidokat, két gombát, Huanglit stb. Ezek az összetevők serkenthetik az immunrendszert. Különböző típusú sejtek, fokozzák immunaktivitásukat.

Kattintson a Cistanche egészségügyi előnyei

Kulcsszavak

Xenotranszplantáció, immunkilökődés, diagnosztikai biomarkerek, prediktív biomarkerek, genetikai szerkesztés, xenoantigének, tolerancia indukció.

Bevezetés

Az elmúlt évtizedekben az emberek várható élettartamának javulása megnövelte az egyre több krónikus betegség előfordulását1. A szervátültetés, a végstádiumú szervelégtelenség végső megoldásának és végleges kezelésének növekvő alkalmazása az ilyen szervek iránti kereslet és kínálat egyenlőtlenségét eredményezte1.

Ezért a xenotranszplantáció vonzó megoldássá vált ezen akadály leküzdésére2. Az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága meghatározása szerint a xenotranszplantáció "minden olyan eljárás, amely magában foglalja (a) nem emberi állati eredetű élő sejtek, szövetek vagy szervek átültetését, beültetését vagy infúzióját emberi recipiensbe, vagy (b) emberi testnedvek, olyan sejtek, szövetek vagy szervek, amelyek ex vivo érintkeztek élő, nem emberi állati sejtekkel, szövetekkel vagy szervekkel"3. Jelenleg a xenotranszplantáció használatáról elsősorban a vesék, a szív, a máj, a bőr és a szaruhártya esetében számoltak be4.

A sertés az a faj, amely a legjobb faj az xenotranszplantáció céljára szolgáló szervek begyűjtésére, mivel anatómiailag hasonló szerveik vannak, mint az embernek, és alkalmasak genetikai módosításra.

Magasan tenyésztik és gyakran fogyasztják őket, így szabaddá válik az etikai döntés előtt, hogy a sertés szerveket emberi betegségek kezelésére használják fel. Bár az emberek és a sertések közötti genetikai eltérések nagyobbak, mint a főemlősöké, a főemlősök szerveinek használata etikai okokból és azért, mert a legtöbb főemlős veszélyeztetettnek minősül, nem fenntartható.

Ezenkívül a főemlősök szervei jelentős eséllyel hordozhatnak olyan vírusokat, amelyek megfertőzhetik az embert5. Ezért géntechnológiai technikákat fejlesztettek ki a sertések és az emberi genetikai eltérések csökkentésére1, megnyitva az utat a sertés szervek xenotranszplantációhoz való felhasználása előtt. Valójában a közelmúltban végzett tanulmányok két sikeres veseátültetést írtak le sertésekből agyhalott betegekben6, egy másik pedig egy sertésből emberbe történő szívátültetés sikeres esetét7. Ezek az áttörések nagy mérföldkövet jelentettek a xenotranszplantáció területén.

A xenotranszplantátumok előtt álló fő akadály az immunológiai reakciók. Bár a hiperakut kilökődés (HAR) mögötti mechanizmus a xenograftban jól meghatározott, az akut sejtkilökődés mechanizmusa nem teljesen ismert2. A xenotranszplantáció során a sejtkilökődés mögött meghúzódó mechanizmusok azonosítása kulcsa lehet a xenotranszplantált szervek hosszabb túlélésének. Továbbá, az allotranszplantációval ellentétben, hiányoznak az adatok a xenotranszplantáció szabványos prediktív és diagnosztikai markereiről8, amelyek lehetővé tennék a xenograftok szoros megfigyelését9.

Ebben a cikkben röviden áttekintjük a xenotranszplantáció történetét, az akadályként megjelenő xenoantigéneket és az ezen akadályok leküzdését szolgáló genetikai módosításokat. Végül kiemeljük a xenotranszplantáció hatására aktiválódó celluláris immunitás szerepét, és leírjuk a xenograft kilökődés előrejelzésére és kimutatására használt immunmarkereket.

A xenotranszplantáció rövid története

A 17. században Jean-Baptiste Denis hajtotta végre az első olyan esetet, amikor xenotranszplantációt (és vérátömlesztést) szenvedtek el emberekben, aki egy bárány vérét transzfúzióval töltötte egy 15-éves, lázban szenvedő férfinak10. Denis ezt követően folytatta bárányok és borjak vérátömlesztését, de változó eredménnyel, így a francia és az angol parlament több évre megtiltotta a transzfúziót10.

1838-ban Sharp-Kissam végrehajtotta az első szaruhártya-átültetést úgy, hogy egy sertés szaruhártya beültetését egy 35-éves férfi szemébe11. A 19. században a tudósok különféle állatoktól, például sertésektől, birkáktól, békáktól, galamboktól és csirkéktől származó bőrxenograftokat kezdték használni biológiai kötszerként12 és szarvasmarha embrionális bőrátültetéseket bőrkötszerként13.

A 20. században Voronoff több csimpánz és pávián hereátültetéssel14 kísérelte meg "megfiatalítani" az idős férfiakat, állítólag ezzel megemelve a betegek energiaszintjét. Az 1960-as években Reemtsma 13 csimpánzról emberre vese-xenotranszplantációt hajtott végre, amelyek többsége 4–8 héten belül meghiúsult kilökődés vagy fertőzés miatt, kivéve egyet, amely 9 hónapig tartott, és a boncolás során nem voltak kilökődési jelek15.

Az első szívxenotranszplantációt 1964-ben Hardy hajtotta végre csimpánzszívével, amely túl kicsi volt, és néhány órán belül meghiúsult14. Ugyanebben a korszakban Starzl korlátozott sikerrel végrehajtotta az első bejelentett máj-xenotranszplantációt. A takrolimusz (erős immunszuppresszor) bevezetése után azonban két páviánról emberre máj-xenotranszplantációt hajtott végre, és egy beteg 70 napig túlélte14,16. A -1 típusú cukorbetegség növekvő előfordulása, valamint a sertés és a humán inzulin közötti hasonlóságok a szigetek xenotranszplantációjának előnyeit motiválták14. Így 1993-ban Groth és munkatársai17 végrehajtották az első sertésről emberre szigetecske-xenotranszplantációt, de nem találtak klinikai előnyt.

Xenoantigének és genetikai

Módosítások

A sertésből emberbe történő xenotranszplantáció kezdeti kísérleteit hátráltatta a galaktóz-1, 3-galaktóz (Gal) antigén18 elleni antitestek termelése. A természetesen előforduló humán antitestek körülbelül 1 százaléka a Gal epitóp ellen irányul, és felelős az emberi vérrel átitatott sertés szervek HAR-jáért18. A Gal epitóp sertésekben való felfedezése nyomán tesztelték kifejeződését különböző állatfajokban. 1988-ban Galili és munkatársai19 bebizonyították, hogy az anti-Gal antitest nem főemlős emlősök, proszimák és újvilági majmok különböző magvú sejtjeihez kötődik, míg az emberek, majmok és óvilági majmok fibroblasztjai nem jeleztek Gal expressziót.

A genomiális szerkesztés terén elért előrelépések az immunkilökődés leküzdésére szolgáló, géntechnológiával módosított sertések kifejlesztéséhez vezettek1, ezek közül a legjelentősebb a heterozigóta Gal-knockout (GKO) sertések 2002-ben és a homozigóta GKO sertések 2003-ban20. A Gal eliminációja növelte a sertés túlélését páviánok sertésszívében 2–6 hónapig, és megakadályozta a HAR21-et, de nem volt elegendő az immunrendszer teljes kikerüléséhez6, ami két további nonGal epitóp azonosításához vezetett az antitestek célpontjaként: NeuGc és SDa22,23. Ezek az antitestek kulcsszerepet játszhattak a vese xenotranszplantációjának kilökődésében Gal-hiányos sertésekből emberre6. Adams és munkatársai24 azt találták, hogy a Gal- és az SDa-gének eliminációja a graft túlélési idejét akár 435 napra is meghosszabbította sertésről főemlősre transzplantált esetekben. A Gal, NeuGc és SDa antitestek együttesen a sertéssejtek ellen képződő antitestek több mint 95 százalékát teszik ki22,25, és jelentős akadályt jelenthetnek a klinikai xenotranszplantáció előrehaladása előtt.

A Gal-, NeuGc- és SDa-knockout-os sertéseken végzett új tanulmányok azonban feltárták, hogy a transzplantáció által kiváltott koagulopátiák szintén hátráltatják a xenotranszplantáció sikerét, és hogy a humán véralvadást szabályozó fehérjék túlzott expressziója állatdonorokban megoldhatja ezt a problémát1. Ezért a genetikai moduláció egyik fő célja a graft recipiensek véralvadási diszfunkciójának szabályozása, mint például a thrombomodulin (TBM). A sertés TBM nem lép sikeres kölcsönhatásba az emberi trombinnal, ami prokoagulációs állapothoz vezet26. Fontos, hogy Miwa és munkatársai27 azt találták, hogy a humán TBM expressziója sertés aorta endothel sejtjeiben sikeresen szabályozta a koagulációt a humán plazmában, és gátolta az antitestek által kiváltott komplement aktivációt. Ezenkívül a humán TBM expressziójával kombinált antitestterápia megakadályozza a humorális kilökődést és a véralvadási diszregulációt, és sertés-pávián szívátültetések esetén 900 napon túl növeli a graft túlélését28.

A genetikai moduláció másik vonzó célpontja az endothel protein-C receptor (EPCR). Bár a sertés EPCR kompatibilis a humán protein-C26-tal, Iwase és munkatársai29 erős pozitív korrelációt találtak a humán thrombocyta-aggregáció csökkenése és a humán EPCR expressziója között sertés aorta endothel sejtjeiben. Végül Wheeler és munkatársai30 kimutatták, hogy az ATP-t és ADP-t hidrolizáló és a trombusképződést megakadályozó humán CD39 expressziója megakadályozta a szívizom ischaemiát/reperfúziós sérülését transzgenikus sertésekben.

Más genetikai módosításokat is tanulmányoznak a celluláris xenograft kilökődési (CXR) útvonalak megcélzására. Például a humán SIRP- és a sertés-CD47 inkompatibilitása miatt (a cikk későbbi részében lesz szó), Tena és munkatársai31 humán CD47-et expresszáló sertés vérképző sejteket használtak, ami jelentősen megnövelte a beültetési kimérizmust az emberi csontvelőben. A humán CD47 expressziója a páviánokon a sertésbőr graftok elhúzódó túléléséhez is vezetett, egy esetben 53 napig nem mutatkozott akut kilökődés jele32. Összefoglalva, a genetikai módosítások kulcsfontosságúak a xenotranszplantáció klinikai környezetbe való sikeres átmenetéhez.

Tolerancia indukció a xenotranszplantációban

A graftban részesülőknek intenzív immunszuppresszív terápia kombinációjára van szükségük, és a dózis csökkentésére tett különféle kísérletek kudarcot vallottak33. Ezért jelenleg olyan tolerancia-indukáló stratégiák fejlesztése folyik, amelyek meghosszabbítják a graft túlélési idejét, és végül leállítják az immunszuppresszív terápiát34. Jelenleg a donor csecsemőmirigy-transzplantációja a leghatékonyabb módszer a xenotranszplantáció toleranciájának elérésére34. A vizsgálatok kimutatták, hogy a sertés vese- és csecsemőmirigy-transzplantációját követően több mint 6 hónapig megnyúlt a sertéstől a páviánig terjedő veseátültetés túlélési ideje35,36. Emberekben Montgomery és munkatársai6 ültettek át GKO sertés csecsemőmirigyet és vesét két agyhalott betegbe; azonban a követési időszak túl rövid volt ahhoz, hogy a csecsemőmirigy érvényesítse hatását. Ennek ellenére a csecsemőmirigyek képesek voltak revaszkularizálni és fenntartani a normális építészetet.

A vegyes csontvelő-kimérizmus (MBMW), amely magában foglalja mind a donor, mind az önhematopoietikus őssejtek termelését a recipiens nem myeloablatív őssejt-transzplantációs sémák után, lehetővé tette az allogén transzplantációt, függetlenül a HLA-gátaktól34. Bár az MBMW sikeres a sertéstől-egérig terjedő modellekben, az ilyen eredmények megismétlése nehéz volt a sertésről a főemlősre végzett vizsgálatokban34,37. Például Liang és munkatársai38 kimutatták, hogy a sertéstől a páviánig terjedő MBMW-k mindössze 10 százaléka eredményezett sikeres átültetést, és a beültetés sikertelensége a transzplantáció utáni megnövekedett anti-gal IgG-szinttel társult. Összességében további vizsgálatokra van szükség a csecsemőmirigy-transzplantáció és az MBMW hatékonyságának meghatározásához a tolerancia kiváltásában.

A xenograft kilökődés szövettani és szisztémás eredményei

A graftátültetést követő perceken vagy órákon belül a xenograftot a HAR elpusztítja, ez a folyamat a már meglévő Gal antitestek által közvetített1. Ezeknek az antitesteknek a kötődése a komplementpálya aktivációjához vezet, ami az endotélsejtek lízisét okozza1. Nevezetesen, ismeretlen okból, az antitest-kiürülés és a komplement-gátlás hatásai általában hatékonyabbak szív- és veseátültetéseknél, mint tüdő- és májátültetéseknél39–41. Más kilökődési típusokkal ellentétben a graftok nem mutatnak funkcionalitást, ha átesnek a HAR39-en. Szövettanilag ezt a folyamatot masszív vérzés és komplement, immunglobulin és fibrin lerakódás jellemzi 39.

Az akut humorális xenograft kilökődés (AHXR), más néven késleltetett xenograft kilökődés, a természetben előforduló Gal antitestekkel vagy a graft általi szenzibilizáció után képződő antitestekkel indítható39. Az utóbbi esetben az antitestek Gal vagy nem Gal antigének, például NeuGc és SDa39 ellen irányulhatnak. Szövettanilag ez a folyamat a HAR-hoz hasonlít; azonban jelen lehet az erek nekrózisa és transzmurális granulocita infiltrációja39

Végül a CXR a xenotranszplantációt követő jelentős időeltolódást követően fordulhat elő. A HAR-ral és az AHXR-rel ellentétben vérzés, valamint fibrin és immunglobulin lerakódás nem figyelhető meg. Komplementlerakódások láthatók, de általában alacsony intenzitásúak 39. A CXR mögött meghúzódó mechanizmusokat a következő részben ismertetjük.

Szisztémás szempontból három szövődmény jellemzi a xenograft recipienseket: immunkomplex betegségek, koagulopátiák és fertőzések. Az antitesteknek a xenograft kilökődésben betöltött kiemelkedő szerepe miatt különböző befogadó szervekben immunkomplex lerakódások láthatók39. A sertésről páviánra történő xenotranszplantációt követően Holzknecht és munkatársai42 a pávián C3 és a sertés von Willebrand faktor lerakódásait mutatták ki a tüdőben recipiensek lépében és májában. Érdekes módon azok a páviánok, amelyek sertésszívet és vesét kaptak, nem mutattak ilyen lerakódásokat. Patkány IgG és IgM lerakódásokat is találtak a recipiens patkányok glomerulusaiban hörcsögről patkányra májátültetés után43.

Tekintettel a xenotranszplantált recipienseknél megfigyelt káros koagulopátiára, a thromboticus microangiopathia (TMA) a transzplantáció utáni végzetes szövődményként alakulhat ki, amely trombózishoz és ischaemiás sérüléshez vezethet1. Röviden, a graft recipiensek gyorsan thrombocytopeniába fejlődnek, schistocyták alakulnak ki, és magas laktát-dehidrogenáz szinttel rendelkeznek44. A TMA progressziójával szisztémás konsumptív koagulopátia alakulhat ki, amely a recipiens halálához vezet45. Ez a probléma azonban megoldható a xenograft gyors kimetszésével, ami gátolja a véralvadási faktorok további fogyasztását és javítja a recipiens túlélését45.

Végül a kórokozók lehetséges átvitele komoly aggodalomra ad okot a xenotranszplantáció során. A sertés kórokozói általában négy kategóriába sorolhatók: egészséges embert megfertőző kórokozók, humán transzplantált recipienseket fertőző kórokozók, humán transzplantált recipiensekre hasonlító kórokozók és sertésspecifikus kórokozók46. A harmadik kategória kórokozói, mint például a sertés citomegalovírus (PCMV) és a sertés adenovírus, szindrómás szövődményekkel jártak együtt sertés és nem humán főemlős xenograft recipienseknél46. Például a PCMV felelős a disszeminált intravaszkuláris koagulációért, hematuriáért és a graft túlélési idejeinek csökkenéséért sertésből páviánba átültetetteknél47,48.

A sertésspecifikus kórokozók, például a sertés endogén retrovírusai (PERV) egyre nagyobb aggodalomra adnak okot a csendes átvitel és a génelváltozások lehetséges kockázata miatt46.

A PERV-k beépülnek a sertés genomba, és a PERV-A, PERV-B és PERV-C49 kategóriába sorolhatók. A PERV-A és PERV-B minden sertésfajban jelen van, míg a PERV-C csak kiválasztott fajokban50. A magas titerű replikációval jellemezhető rekombináns PERV-A/C kimutatta, hogy képes megfertőzni az emberi sejteket50. Ezért javasolt a PERV-C jelenlétének szűrése, és csak a vírus50-től mentes donor sertéseket használni. A mai napig egyetlen szakirodalom sem ír le PERV-eket preklinikai sertés-főemlős modellekben és klinikai transzplantációban emberekben, de a vírusok inaktiválása szükség esetén genetikai módosításokkal befejezhető49. Összefoglalva, alapvető fontosságú a TMA és a fogyasztói koagulopátia végzetes szövődményeit megkerülő mechanizmusok további tanulmányozása, és szűrővizsgálatok kidolgozása a potenciális fertőző szervezetekre.

A sejtes immunitás szerepe a xenogén kilökődésben

A xenotranszplantáció utáni immunválaszok mind a veleszületett, mind az immunrendszer adaptív rendszerét érintik1. Bár az allograft kilökődésben részt vevő fő sejtek a citotoxikus T-limfociták, a xenograft reakciók elsősorban a neutrofileket, a természetes gyilkos (NK) sejteket és a makrofágokat aktiválják51. A neutrofilek gyorsan beszivárognak mind a sejtes, mind a szervi graftokba52,53. Aktiválódáskor a neutrofilek neutrofil extracelluláris csapdákat (NET) szabadítanak fel, olyan hálózati struktúrákat, amelyek károsodást okoznak reaktív oxidatív fajok (ROS) létrehozása és emésztőenzimek felszabadulása révén2, 54, 55. Ezenkívül a makrofágok a NET-eket károsodással összefüggő molekuláris mintákként (DAMP-ként) ismerik fel, amelyek citokinek és gyulladásos markerek felszabadulását okozzák (1A ábra)54.

Számos tanulmány számolt be az NK-sejtek xenograftokon belüli infiltrációjáról, ami a xenograft kilökődésében szerepet játszik51,56. Ezek a sejtek kilökődést indukálnak akár közvetlen citotoxicitással, akár antitest-függő celluláris citotoxicitással (ADCC). A közvetlen útvonalat erősen szabályozzák a stimuláló és gátló receptorok. Az NK-stimuláló receptorok, mint például a természetes gyilkos csoport -2D (NKG2D) és a sertés UL16-kötő fehérje-1 (pULBP-1) ​​kötődnek az NKp44 sertés ligandumhoz és egy azonosítatlan molekula57,58, ami lítikus szemcsék, például granzimek és perforin felszabadulásához vezet (1B. ábra)59.

Ezzel szemben a gátló receptorok, a gyilkos Ig-szerű receptor (KIR), az Ig-szerű transzkriptum-2 (ILT2) és a CD94 nem ismerik fel könnyen a sertés leukocita antigént-1 (SLA1), a sertés fő hisztokompatibilitását. komplex-1 molekula, csillapítja az NK-gátlást xenograftokban58. Az ADCC útvonalon a xenograft sejtek felszínén lerakódott antitesteket az NK-sejtek az FcRs1-gyel való kölcsönhatások révén ismerik fel. Aktiváláskor az NK-sejtek granzimeket és perforint szabadítanak fel, ami a megcélzott sejtek apoptózisához vezet. Ezenkívül az NK-sejtek felismerik az SLA1 elleni antitesteket, aktiválva az ADCC útvonalat (1C. ábra)25.

A makrofágok szerepet játszanak a sejt- és szervgraftok kilökődésében is60. Peterson és munkatársai61 kimutatták, hogy a xenogén Gal a humán monociták közvetlen liganduma. Ezenkívül a sertéssejtek immunkomplexei xenogén antitestekkel, például anti-Gal antitestekkel kötődnek az Fc receptorhoz (Fc R), és aktiváló szignált állítanak elő62. Ha aktiválódnak, a makrofágok hozzájárulnak a xenograft pusztulás ördögi köréhez, ahol a T-sejtek aktiválják őket, és viszont több T-sejtet aktiválnak63. Ezenkívül a makrofágok közvetlen citotoxicitást indukálnak citokinek, például tumor nekrózis faktor (TNF)-, interleukin-1 (IL-1) és IL-6 (1D. ábra)64 termelésével. . Ami a gátló visszacsatolást illeti, a jelátviteli szabályozó fehérje (SIRP-)-CD47 útvonal a makrofágok aktivitásának fontos szabályozója1,65. A CD47 útvonalról kimutatták, hogy szabályozza az eritrociták, a vérlemezkék és a hematopoietikus őssejtek homeosztázisát66. A CD47-et a SIRP-a "ne enni" jelként ismeri fel, így gátolja a fagocita aktivitást65, a rákos sejtek által használt jelet az immunfelügyelet elkerülésére. Wang és munkatársai67 azonban a CD47 fajok közötti inkompatibilitását jelentették xenotranszplantáció után, ami a makrofágok hatástalan gátlásához vezet.

Az allograft transzplantációhoz hasonlóan a T-sejt aktivációt a xenograft kilökődés közvetíti direkt és indirekt útvonalakon keresztül1,68. A közvetlen útvonalon keresztül az SLA-1 és -2 komplexek T-sejt-receptorokkal való kölcsönhatásai a xenograft elleni adaptív immunválasz aktiválásához vezetnek (1E. ábra)1. Az indirekt úton a xenogén antigének recipiens sejtek általi bemutatása a CD4 plusz T-sejtek aktiválásához vezet, ami az antitest-termelés és a B-sejt-aktiváció kaszkádját indítja el (1F. ábra)1. Végül, az ezen a mechanizmuson keresztül termelt citokinek jelentősen fokozzák az NK-sejtek és makrofágok citotoxicitását69.

Mint fentebb említettük, a B-sejtek szerepet játszanak a xenograftok kilökődésében. A B-sejtek kimerülése sertésből páviánba történő szívátültetés után 8 hónappal megnövelte a túlélési időt, ami arra utal, hogy a B-sejtek jelentős szerepet játszanak a xenotranszplantátum kilökődésében, különösen a késleltetett xenotranszplantációs kilökődésben70. A B-sejtek termelik az anti-Gal antitestet, amely megcélozza a sertésszövetekben expresszált Gal antigéneket71, és kötődik annak antigénjéhez, ami komplexképződéshez vezet. Valójában az anti-Gal antitest kimerülése kedvezőbb eredményekhez vezet, ami tovább befolyásolja a B-sejteket a xenotranszplantátumok kilökődésében71–73. Az anti-Gal antitestet termelő B-sejtek alpopulációinak fenotípusos jellemzőit nem azonosították emberekben 72. Egy tanulmány kimutatta, hogy a lép B-sejtek termelnek anti-Gal antitesteket, míg a peritoneális B-sejtek nem, bár expresszálnak anti-Gal antitesteket. -Gal receptorok 73. Megállapítható, hogy mind a veleszületett, mind az adaptív immunrendszer jelentős szerepet játszik a xenotranszplantátum kilökődésében.

A xenograft kilökődés biomarkerei

A xenograft-kilökődés monitorozására használt módszerek szabványosításának hiánya elengedhetetlenül szükségessé teszi a kilökődés diagnosztizálására és előrejelzésére használható markerek azonosítását8. Az 1. táblázatban felsoroltak szerint Montgomery és munkatársai 6 fokális C4d-lerakódást figyeltek meg 54 órával a sertés-humán vesetranszplantáció után, de nem mutattak más jelentős szövettani vagy immunológiai jeleket az antitest által közvetített sérülésre. Zhou és munkatársai 8 azt is megállapították, hogy a CD68 plusz makrofágok és néhány CD3 plusz T-sejt infiltrálták a xenograftokat sertés-egér modellekben a transzplantáció utáni 3. napon.

Tekintettel arra, hogy az NK-sejtek a xenograftokban azonosított infiltráló sejtek fő típusa51,56,81, Lin és munkatársai74 olyan markereket használtak, mint az NK1.1 és DX5, hogy azonosítsák az NK-sejteket sertés-egér modellekben. Chen és munkatársai 76 egy módosított ADCC-tesztet alkalmazva azt találták, hogy a toll-like receptor-2 (TLR2) mRNS és a fehérje szintén felszabályozott sertés csípőartéria endothel sejtjeiben humán szérummal való érintkezést követően. Ezenkívül a sertés gyulladást elősegítő kemokinek CCL2 és CXCL8 szintje szintén nőtt egy TLR{16}}közvetített útvonalon76. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a TLR2 blokkolása meghosszabbíthatja a xenograft túlélését.

A graftbiopsziák fertőzést, hegesedést vagy kilökődést okozhatnak az immunaktiváció révén a sérülés után75. Ezért fontos azonosítani a kilökődés nem invazív markereit a klinikai xenotranszplantációban történő alkalmazáshoz. Montgomery és munkatársai6 kimutatták a nem- -Gal antigének elleni IgM és IgG antitesteket sertésből emberre vesetranszplantált betegek szérumában. Mivel az IgM a vaszkuláris térre korlátozódik, plazmaferézissel történő eltávolítása elméletileg beépíthető a jövőbeli, embereken végzett xenotranszplantációs vizsgálatokba6.

A keringő DNS felszabadul a sejthalál vagy apoptózis során, amelyek a xenotranszplantáció klasszikus eredményeinek számítanak8. A keringő sertésspecifikus DNS (cDNS) felszabadulása az immunsejtek beszűrődését tükrözi a graftban, és megelőzi a sertés elleni IgM/IgG antitestek termelődését sertés-egér modellekben8. Ezenkívül a cpsDNS majmoknál is hasonló eredményeket adott, ami arra utal, hogy a klinikai körülmények között lehetséges a megvalósíthatóság8. Hasonlóképpen, a sejtmentes DNS (cfDNS) szintje szintén korrelál a szövetkárosodással a xenograft modellekben 77.

Bár a xenotranszplantátumokban található szervspecifikus mikroRNS-ekre (miRNS) vonatkozó adatok továbbra is korlátozottak, ígéretes felhasználást mutattak a kilökődés biomarkereként78. Az akut májelégtelenség sertésmodelljében különböző sertés eredetű miRNS-ek, köztük az ssc-miR-122, az ssc-miR-192 és az ssc-miR-124-1 recipiens plazmaszintjei összefüggést mutattak ki. máj-, vese- és agysérüléssel82. A legtöbb miRNS megőrződött a fajok között, ami korlátozza felhasználásukat a xenotranszplantáció területén78,83. Egyes miRNS-ek, például a sertésspecifikus SSC-miR-199 b azonban hasznosak lehetnek, mivel megkülönböztethetők emberi megfelelőjüktől, és a májban, szívben és tüdőben expresszálódnak78.

Egy tanulmány a miR{0}}a és a miR-155 megnövekedett szintjét is megfigyelte szívxenotranszplantátumokban, és értékelte az immunszuppresszív kezelés hatását ezek expressziójára egerek és patkányok közötti szívxenotranszplantációs modellekben. Az immunszuppresszált állatokkal összehasonlítva Zhao és munkatársai 79 a miR-146a-szintek szignifikáns csökkenését és a miR-155-expresszió növekedését találták, ami a recipiensekben pro-gyulladásos állapothoz vezet. Nevezetesen, a miR-146a szerepet játszik a gyulladásos állapotok gátlásában azáltal, hogy különböző NF-κB útvonalakat céloz meg84, és a miRNS-ről-155 is beszámoltak a TNF-expresszió promóterének85. Ezek az eredmények együttesen betekintést nyújthatnak a miRNS-ek biomarkerként és az RNS-t zavaró immunterápia célpontjaként történő felhasználásába.

Egy közelmúltban végzett, főemlősökön végzett vizsgálat a kilökődést megelőzően megemelkedett C3-szintről számolt be a lédús üregben80. Végül, a magas CD4 plusz/CD8 plusz vérsejtarány összefüggésben áll a graft rövidebb túlélési idejével sertésből nem humán szigetekre átültetetteknél86. Azonban további vizsgálatok szükségesek a javasolt markerek érzékenységének és specifitásának értékeléséhez.

Következtetés

A közelmúltban tapasztalt szervhiány fényében a xenotranszplantáció nagyon szükséges megoldást jelenthet a szervátültetést igénylő betegek számára. Történelmileg a sertésforrásokból származó xenotranszplantáció előtt álló fő akadály a Gal epitóp jelenléte volt. A genetikai moduláció azonban lehetővé tette az ettől az epitóptól mentes sertésmodellek kifejlesztését. Ez a fejlődés meghosszabbította a xenograft túlélését emberekben, és megvilágított más epitópokat, például a NeuGc-t és az SDa-t, amelyek immunkilökődést váltanak ki. Így a vizsgálatok célja a kilökődéshez vezető immunmechanizmusok azonosítása volt. Az NK-sejteket, makrofágokat és T-sejteket kulcsszereplőkként azonosították az immunrendszer kulcsfontosságú szerepében a xenograftok kilökődésében.

Ezenkívül a xenotranszplantátumok kilökődésének azonosítására használt módszerek a szabványosítás hiánya miatt az allotranszplantációban használt módszereken alapulnak. A T-sejt-markerek, mint például a CD3, CD4 és CD8, ígéretesnek tűnnek prediktív és diagnosztikus kilökődési markerekként. A sejtkárosodás markereit, például a cpsDNS-t és a cfDNS-t a kilökődés korai prediktív biomarkereiként is azonosították. Különféle miRNS-eket is felismertek kilökődési markerekként és lehetséges célpontokként új immunterápiás stratégiák kidolgozásához. Végül a nem- -Gal IgG és IgM antitestek kimutatását a közelmúltban a sertésről emberre vesetranszplantátum kilökődésének markereként használták. Tekintettel a területen a közelmúltban elért eredményekre, a xenotranszplantáció végül életképes klinikai lehetőséggé válhat. Mindazonáltal további előrelépésre van szükség a TMA és a konzumptív koagulopátia szövődményeinek leküzdéséhez. Ezenkívül további vizsgálatokra van szükség a különböző markerek összehasonlításához és az "arany standard" kilökődési marker azonosításához a xenotranszplantációban.

Etikai jóváhagyás

Ez a kézirat egy áttekintő cikk, és nem tartalmaz etikai kérdéseket. Minden szerző áttekintette és jóváhagyta a kézirat végleges változatát.

Nyilatkozat az emberi és állati jogokról

Ebben a vizsgálatban nem vettek részt emberi vagy állati alanyok.

Tájékozott beleegyező nyilatkozat

Ez a cikk nem érintett emberi alanyokat, ezért a tájékozott beleegyezés nem alkalmazható.

Összeférhetetlenségi nyilatkozat

A szerző(k) a következő lehetséges összeférhetetlenségeket nyilatkozták a cikk kutatásával, szerzőjével és/vagy publikálásával kapcsolatban: Dr. Lerman az AstraZeneca, a CureSpec, a Butterfly Biosciences, a Beren Therapeutics és a Ribocure Pharmaceuticals tanácsadója. A szerzők nem nyilatkoznak összeférhetetlenségről.

Finanszírozás

A szerző(k) bejelentették, hogy e cikk kutatására, szerzőjére és/vagy publikálására a következő pénzügyi támogatást kapták: Ezt a munkát részben az NIH pályázati számai támogatták: DK120292, DK122734, HL158691 és AG062104.

Hivatkozások

1. Lu T, Yang B, Wang R, Qin C. Xenotranszplantáció: jelenlegi állapot a preklinikai kutatásban. Front Immunol. 2020;10:3060.

2. Maeda A, Kogata S, Toyama C, Lo PC, Okamatsu C, Yamamoto R, Masahata K, Kamiyama M, Eguchi H, Watanabe M, Nagashima H stb. A veleszületett sejtes immunválasz xenotranszplantációban. Front Immunol. 2022;13:858604.

3. Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság. Xenotranszplantáció. 2021. Hozzáférés: 2022. június 21. https://www.fda.gov/vaccinesblood-biologics/xenotransplantation

4. Cooper DKC, Gaston R, Eckhoff D, Ladowski J, Yamamoto T, Wang L, Iwase H, Hara H, Tector M, Tector AJ. Xenotranszplantáció – A jelenlegi állapot és kilátások. Br Med Bull. 2018;125(1): 5–14.

5. Groth CG. A sertésről az emberre történő szervátültetés lehetséges előnyei: a transzplantáció A sebész véleménye. indiai J Urol. 2007; 23(3): 305–309.

6. Montgomery RA, Stern JM, Lonze BE, Tatapudi VS, Mangiola M, Wu M, Weldon E, Lawson N, Deterville C, Dieter RA, Sullivan B és mások. Két sertés-ember vese xenotranszplantációs eset eredményei. N Engl J Med. 2022; 386(20): 1889–98.

7. Kuehn BM. Az első sertésről emberre történő szívátültetés mérföldkövet jelent a xenotranszplantációban. Keringés. 2022; 145(25): 1870–71.

8. Zhou M, Lu Y, Zhao C, Zhang J, Cooper DKC, Xie C, Song Z, Gao H, Qu Z, Lin S, Deng Y és mások. Keringő sertésspecifikus DNS, mint új biomarker a xenograft kilökődés monitorozására. Xenotranszplantáció. 2019; 26(4): e12522.

9. Chan JL, Mohiuddin MM. Szív xenotranszplantáció. Curr Opin szervátültetés. 2017;22(6): 549–54.

10. Roux FA, Sai P, Deschamps JY. Xenotranszfúziók, múlt és jelen. Xenotranszplantáció. 2007;14(3): 208–16.

11. Snyder C. Richard Sharp Kissam, MD, és ceroplasztikus anyag az emberben. Arch Ophthalmol. 1963;70:870–72.

12. Cooper DKC, Ekser B, Tector AJ. A klinikai xenotranszplantáció rövid története. Int J Surg. 2015;23(Pt B): 205–10.

13. Silvetti AN, Cotton C, Byrne RJ, Berrian JH, Fernandez Menendez A. Szarvasmarha embrió bőrgraftjainak előzetes kísérleti vizsgálatai. Transplant Bull. 1957;4(1): 25–26.

14. Cooper DKC. A fajok közötti szervátültetés rövid története. Proc. 2012;25(1): 49–57.

15. Wijkstrom M, Iwase H, Paris W, Hara H, Ezzelarab M, Cooper DKC. Vese xenotranszplantáció: kísérleti előrehaladás és klinikai kilátások. Kidney Int. 2017;91(4): 790–96.

For more information:1950477648nn@gmail.com