Xenotransplantation: Núverandi áskoranir og nýjar lausnir

Ágrip

Til að bregðast við viðvarandi skorti á líffærum sem eru tiltæk til endurnýjunar hefur verið reynt að gera útlendingaígræðslu á hjörtum, hornhimnum, húð og nýrum. Hins vegar er stór hindrun sem stendur frammi fyrir xenotransplantation höfnun vegna hringrás ónæmisviðbragða við ígræðsluna. Bæði aðlögunarkerfi og meðfædd ónæmiskerfi stuðla að þessari hringrás, þar sem náttúrulegar drápsfrumur, átfrumur og T-frumur gegna mikilvægu hlutverki. Þó framfarir á sviði erfðabreytinga geti sniðgengið sumar af þessum hindrunum, á eftir að staðla lífmerki til að bera kennsl á og spá fyrir um höfnun xenograft. Nokkrir T-frumumerki, eins og CD3, CD4 og CD8, eru gagnleg við bæði greiningu og spá um höfnun xenograft. Ennfremur er aukning á magni ýmissa DNA-merkja í blóðrás og ör-RNA einnig spáð fyrir höfnun xenograft. Í þessari endurskoðun tökum við saman nýlegar niðurstöður um framfarir í xenotransplantation, með áherslu á svín-til-mann, hlutverk ónæmis í höfnun xenografts og lífmerkjum þess.

Xenotransplantation vísar til ígræðslu líffræðilegra vefja eða líffæra frá einni tegund til annarrar. Algeng dæmi eru ígræðsla manna á hjörtum og nýrum úr dýrum eins og svínum og öpum. Hins vegar stendur útlendingaígræðsla oft frammi fyrir því vandamáli að ónæmishöfnun, það er að ónæmiskerfi líkamans mun ráðast á og drepa vefi og líffæri frá erlendum aðilum, sem leiðir til bilunar í ígræðslu.

Til að leysa þetta vandamál eru vísindamenn stöðugt að kanna nýjar leiðir til að bæta lifunartíðni ígræddra hluta. Ein aðferðin er að nota ónæmisbælandi lyf til að koma í veg fyrir að ónæmiskerfi líkamans ráðist á xenograft. Þessi tegund af ónæmisbælandi lyfjum getur bælt ónæmisfrumur eins og T-frumur í ónæmiskerfi mannsins og þar með dregið úr árásinni á ígrædda líkamann.

Að auki eru vísindamenn einnig að reyna að nota genabreytingartækni til að búa til ákveðin dýralíkön, eins og svín og öpum, sem framleiða færri frumuyfirborðssameindir sem valda ónæmishöfnun og draga þannig úr líkum á að ónæmiskerfi líkamans ráðist á xenografts.

Á heildina litið, þó að útlendingaígræðsla standi enn frammi fyrir mörgum áskorunum, þá veitir stöðug framfarir nútíma lækningatækni nýja möguleika til að sigrast á þessum vandamálum. Framtíðarrannsóknir og starfshættir munu halda áfram að stuðla að framförum og þróun á tækni til útlendingaígræðslu manna og veita fleirum von og tækifæri til endurfæðingar. Frá þessu sjónarhorni þurfum við að bæta friðhelgi. Cistanche getur verulega bætt friðhelgi, vegna þess að kjötaska inniheldur margs konar líffræðilega virk efni, eins og fjölsykrur, tveir sveppir og Huangli, o.fl. Þessi innihaldsefni geta örvað ónæmiskerfið. Ýmsar tegundir frumna, auka ónæmisvirkni þeirra.

Smelltu á heilsuávinning af cistanche

Leitarorð

Xenotransplantation, ónæmishöfnun, greiningarlífmerki, forspárlífmerki, erfðabreytingar, útlendingamótefnavaka, framkalla þol.

Kynning

Bættar lífslíkur manna undanfarna áratugi hafa aukið algengi langvinnra sjúkdóma1. Aukin beiting líffæraígræðslu, síðasta úrræði og endanleg meðferð við líffærabilun á lokastigi hefur leitt til misræmis í framboði og eftirspurn eftir slíkum líffærum1.

Þess vegna hefur útlendingaígræðsla orðið aðlaðandi lausn til að yfirstíga þessa hindrun2. Bandaríska matvæla- og lyfjaeftirlitið skilgreinir útlendingaígræðslu sem „hverja aðferð sem felur í sér ígræðslu, ígræðslu eða innrennsli í manneskju viðtakanda annað hvort (a) lifandi frumna, vefja eða líffæra úr dýrauppsprettu sem ekki er úr mönnum, eða (b) líkamsvökva úr mönnum, frumur, vefir eða líffæri sem hafa haft ex vivo snertingu við lifandi dýrafrumur, vefi eða líffæri sem ekki eru úr mönnum“3. Eins og er hefur aðallega verið greint frá notkun xenotransplant fyrir nýru, hjörtu, lifur, húð og hornhimnu4.

Svín eru valin tegund til að uppskera líffæri til útlendingaígræðslu, þar sem þau hafa líffærafræðilega svipuð líffæri og menn og henta til erfðabreytinga.

Þeir eru mjög ræktaðir og oft neyttir, sem ryðja brautina fyrir siðferðilega ákvörðun um að nota svínlíffæri til að meðhöndla sjúkdóma í mönnum. Þrátt fyrir að erfðafræðilegt misræmi milli manna og svína sé meira en hjá prímötum er notkun prímata ekki sjálfbær af siðferðilegum ástæðum og vegna þess að flestir prímatar eru taldir í útrýmingarhættu.

Ennfremur hafa prímatalíffæri verulegar líkur á að bera vírusa sem geta sýkt menn5. Þess vegna hefur erfðatækni verið þróuð til að minnka erfðafræðilega mismunun á svína og mönnum1, sem ryður brautina fyrir notkun svínalíffæra fyrir útlendingaígræðslu. Reyndar lýstu nýlegar rannsóknir tveimur vel heppnuðum tilfellum af nýrnaígræðslu úr svínum hjá heiladauðum sjúklingum6, og önnur greindi frá vel heppnuðu tilviki hjartaígræðslu úr svíni í mann7. Þessar byltingar markaði stór tímamót á sviði útlendingaígræðslu.

Helsta hindrunin fyrir útlendingaígræðslu eru ónæmisviðbrögð. Þrátt fyrir að vélbúnaðurinn á bak við ofbráða höfnun (HAR) í xenograft sé vel skilgreindur, þá er verkunarhátturinn fyrir bráða frumuhöfnun ekki að fullu skilin2. Að bera kennsl á aðferðirnar á bak við frumuhöfnun í útlendingaígræðslu getur verið lykillinn að lengri lifun útlendingaígræddra líffæra. Ennfremur, ólíkt ígræðslu, skortir gögn um stöðluð forspár- og greiningarmerki um útlendingaígræðslu8, sem gætu leyft náið eftirlit með ígræðslu ígræðslu9.

Í þessari grein munum við fara stuttlega yfir sögu útlendingaígræðslu, útlendingamótefnavaka sem koma fram sem hindranir og erfðabreytingar til að sigrast á þessum hindrunum. Að lokum munum við varpa ljósi á hlutverk frumuónæmis sem er virkjað sem svar við útlendingaígræðslu og lýsa ónæmismerkjunum sem notuð eru til að spá fyrir um og greina höfnun xenograft.

Stutt saga um xenotransplantation

Á 17. öld var fyrsta tilkynnt um útlendingaígræðslu (og blóðgjöf) í menn af Jean-Baptiste Denis sem gaf blóði lambs í 15-ára gamlan karl sem þjáðist af hita10. Í kjölfarið hélt Denis áfram að gefa blóð úr lömbum og kálfum en með breytilegum árangri, svo franska og enska þingið bönnuðu blóðgjafir í nokkur ár fram í tímann10.

Árið 1838 framkvæmdi Sharp-Kissam fyrstu hornhimnuígræðsluna með því að græða hornhimnu svína í auga 35-áragamals manns11. Á 19. öld hófu vísindamenn að nota útlendingaígræðslu í húð frá ýmsum dýrum, svo sem svínum, sauðfé, froska, dúfur og hænur, sem líffræðilegar umbúðir12 og húðígræðslu á fósturvísum nautgripa sem húðklæðningu13.

Á 20. öld reyndi Voronoff að „yngjast“ aldraða karlmenn með því að gera nokkrar eistaígræðslur simpansa og bavína14, að því er talið er, og þar með hækkað orkustig sjúklinga. Á sjötta áratug síðustu aldar framkvæmdi Reemtsma 13 nýrnaígræðslur frá simpansa í mann, sem flestar misheppnuðust innan 4–8 vikna vegna höfnunar eða sýkinga, nema einn sem stóð í 9 mánuði án þess að nein merki um höfnun voru við krufningu15.

Fyrsta hjartaígræðslan var gerð árið 1964 af Hardy með simpansahjartað, sem var of lítið og mistókst innan nokkurra klukkustunda14. Á sama tímabili framkvæmdi Starzl fyrstu tilkynntu lifrarígræðsluna með takmörkuðum árangri. Hins vegar, eftir að takrólímus (öflugur ónæmisbælandi lyf) kom á markaðinn, gerði hann tvær lifrarígræðslur á bavíana í mann, þar sem einn sjúklingur lifði 70 daga14,16. Hækkandi tíðni sykursýki af tegund -1 og líkindin á milli svína- og mannainsúlíns ýttu undir íhugun á ávinningi útlendingaígræðslu eyja14. Þannig, árið 1993, gerðu Groth et al.17 fyrsta svín-í-menna eyja xenotransplantation en sáu engan klínískan ávinning.

Xenómótefnavakar og erfðaefni

Breytingar

Upphaflegar tilraunir til útlendingaígræðslu frá svíni í mann voru hindraðar af framleiðslu mótefna gegn galaktósa-1,3-galaktósa (Gal) mótefnavakanum18. Um það bil 1 prósent af náttúrulegum mótefnum manna beinast gegn Gal epitope og eru ábyrg fyrir HAR líffæra svína sem eru gegnsýrð með blóði úr mönnum18. Uppgötvun Gal epitopunnar í svínum leiddi til þess að tjáning hennar var prófuð í ýmsum dýrategundum. Árið 1988 sýndu Galili o.fl.19 fram á að and-Gal mótefnið binst ýmsum kjarnafrumum spendýra sem ekki eru prímatar, prosimians og New World öpa, en trefjafrumur manna, apa og Old-World öpa bentu ekki til tjáningar Gal.

Framfarir á sviði erfðafræðilegrar klippingar hafa síðan leitt til þróunar erfðabreyttra svína til að sigrast á ónæmishöfnun1, einkum arfblendnu Gal-knockout (GKO) svínunum árið 2002 og arfhreinu GKO svínanna árið 200320. Brotthvarf Gal jók lifunina. svínshjörtu í bavíönum í 2-6 mánuði og komu í veg fyrir HAR21, en var ófullnægjandi til að komast algjörlega hjá ónæmiskerfinu6, sem leiddi til auðkenningar á tveimur viðbótareiginleikum sem ekki voru Gal sem skotmark mótefna: NeuGc og SDa22,23. Þessi mótefni gætu hafa gegnt lykilhlutverki í höfnun á nýrnaígræðslu frá svínum sem eru tæmdar af Gal-svínum til manna6. Adams o.fl.24 komust að því að brotthvarf bæði Gal og SDa gena lengdi lifun græðlinga í allt að 435 daga í ígræðslu frá svíni til prímata. Samanlagt eru Gal, NeuGc og SDa mótefni meira en 95 prósent mótefna sem myndast gegn svínsfrumum22,25 og geta verið helstu hindranir í vegi fyrir framgangi klínískrar útlendingaígræðslu.

Samt sem áður leiddu nýjar rannsóknir á svínum með Gal, NeuGc og SDa knockout í ljós að blóðstorknunarsjúkdómar af völdum ígræðslu hamla einnig velgengni útlendingaígræðslu og að oftjáning á blóðstorknupróteinum manna í dýragjöfum gæti leyst þetta mál1. Þess vegna hefur eitt af meginmarkmiðum erfðamótunar orðið að stjórna storknunartruflunum hjá ígræðsluþegum, svo sem thrombomodulin (TBM). TBM úr svínum tekst ekki að hafa árangursrík samskipti við trombín úr mönnum, sem leiðir til blóðstorknunarástands26. Mikilvægt er að Miwa et al.27 komust að því að tjáning á TBM úr mönnum í æðaþelsfrumum úr ósæðar úr svínum stjórnaði með góðum árangri storknun í plasma manna og hindraði mótefnaörvun mótefnavaka. Þar að auki kemur mótefnameðferð ásamt tjáningu á TBM úr mönnum í veg fyrir höfnun í húmor og truflun á blóðstorknun og eykur lifun ígræðslu umfram 900 daga í hjartaígræðslu frá svíni til bavína28.

Annað aðlaðandi markmið fyrir erfðamótun er æðaþelsprótein-C viðtakinn (EPCR). Þrátt fyrir að EPCR svín sé samhæft við prótein-C26 úr mönnum, fundu Iwase et al.29 sterka jákvæða fylgni á milli minnkunar á samloðun blóðflagna og tjáningar EPCR manna í æðaþelsfrumum úr ósæðar svína. Að síðustu sýndu Wheeler o.fl.30 fram á að tjáning CD39 úr mönnum, sem vatnsrjúfir ATP og ADP og kemur í veg fyrir segamyndun, kom í veg fyrir blóðþurrð í hjartavöðva/endurflæðisskaða hjá erfðabreyttum svínum.

Aðrar erfðabreytingar eru einnig rannsakaðar til að reyna að miða á frumu xenograft rejection (CXR) ferli. Til dæmis, vegna ósamrýmanleika SIRP- og svíns CD47 úr mönnum (sem fjallað er um síðar í greininni), notuðu Tena et al.31 blóðmyndandi frumur úr svínum sem tjá CD47 úr mönnum, sem jók verulega ígræðsluhimnun í beinmerg manna. Tjáning á CD47 úr mönnum leiddi einnig til langvarandi lifun svínshúðarígræðslu á bavíönum, þar sem eitt tilfelli sýndi engin merki um bráða höfnun í 53 daga32. Að lokum eru erfðabreytingar lykilatriði fyrir árangursríka umskipti útlendingaígræðslu yfir í klínískar aðstæður.

Umburðarlyndi í xenotransplantation

Ígræðsluþegar þurfa blöndu af mikilli ónæmisbælandi meðferð og ýmsar tilraunir til að minnka skammtinn hafa mistekist33. Þess vegna eru þol-framkallandi aðferðir nú í þróun til að lengja lifunartíma græðlinga og, að lokum, stöðva ónæmisbælandi meðferð34. Eins og er er hjartsláttarígræðsla gjafa áhrifaríkasta aðferðin til að ná fram umburðarlyndi við xenotransplantation34. Rannsóknir hafa sýnt fram á lengri lifunartíma nýrnaígræðslu frá svíni til bavína sem er meira en 6 mánuðir eftir GKO nýra- og hóstarkirtlaígræðslu í svínum35,36. Í mönnum, Montgomery et al.6 ígræddu GKO svínahóstarkirtli og nýru í tvo heiladauða sjúklinga; þó var eftirfylgnitíminn of stuttur til að hóstarkirtli gæti fullyrt um áhrif sín. Engu að síður tókst thymuses að endurbæta og viðhalda eðlilegum arkitektúr.

Blönduð beinmergsgræðsla (MBMW), sem felur í sér framleiðslu á bæði gjafa og sjálfsblóðmyndandi stofnfrumum af viðtakanda eftir stofnfrumuígræðslu sem ekki er mergþynnandi, hefur gert ráð fyrir ósamgena ígræðslu óháð HLA hindrunum34. Þrátt fyrir að MBMW gangi vel í líkönum frá svínum til músa, hefur verið erfitt að endurtaka slíkar niðurstöður í rannsóknum á svínum til prímata34,37. Til dæmis sýndu Liang et al.38 fram á að aðeins 10 prósent af svín-til-bavína MBMW leiddi til árangursríkrar ígræðslu, með bilun á ígræðslu sem tengist auknu and-non-Gal IgG gildi eftir ígræðslu. Á heildina litið er þörf á frekari rannsóknum til að ákvarða árangur hóstarkirtlaígræðslu og MBMW til að framkalla þol.

Vefjafræðilegar og kerfisbundnar niðurstöður höfnunar xenograft

Innan nokkurra mínútna til klukkustunda frá ígræðslu ígræðslu er xenograftnum eytt með HAR, ferli sem miðlað er af fyrirliggjandi Gal mótefnum1. Binding þessara mótefna leiðir til virkjunar komplementferilsins, sem veldur því að æðaþelsfrumur lýsi1. Sérstaklega, af óþekktri ástæðu, eru áhrif mótefnaeyðingar og komplementhömlunar almennt áhrifaríkari við hjarta- og nýrnaígræðslur en lungna- og lifrarígræðslur39–41. Ólíkt öðrum höfnunartegundum sýna ígræðslur enga virkni þegar þeir gangast undir HAR39. Vefjafræðilega einkennist þetta ferli af miklum blæðingum og komplement, immúnóglóbúlíni og fíbrínútfellingu 39.

Bráða húmoral xenograft rejection (AHXR), einnig þekkt sem seinkun xenograft rejection, getur komið af stað með náttúrulegum Gal mótefnum eða mótefnum sem myndast eftir ofnæmi fyrir ígræðslunni39. Í síðara tilvikinu geta mótefnin beinst gegn Gal eða ekki Gal mótefnavaka, eins og NeuGc og SDa39. Vefjafræðilega líkist þetta ferli HAR; Hins vegar getur drep og íferð æðakorna verið til staðar í æðum39

Að lokum getur CXR átt sér stað eftir verulegan tíma eftir ígræðslu. Öfugt við HAR og AHXR sjást ekki blæðingar og fíbrín- og immúnóglóbúlínútfellingar. Viðbótútfellingar geta sést en þær eru venjulega af litlum styrkleika 39. Verkunum sem liggja að baki CXR verður lýst í næsta kafla.

Kerfislega einkenna þrír fylgikvillar þá sem fá xenograft: ónæmissjúkdóma, storkusjúkdóma og sýkingar. Vegna áberandi hlutverks mótefna í höfnun xenografts, geta ónæmisfléttuútfellingar sést í ýmsum viðtökulíffærum39. Eftir ígræðslu úr svíni í bavína fundu Holzknecht et al.42 útfellingar af bavían C3 og svín von Willebrand þáttur í milta og lifur lungnaþega. Athyglisvert er að bavíanar sem fengu svínahjörtu og nýru sýndu ekki slíkar útfellingar. Útfellingar af rottu IgG og IgM hafa einnig fundist í gaukla á rottum sem fengið hafa eftir lifrarígræðslu frá hamstur til rottu43.

Með hliðsjón af skaðlegum storkukvilla sem sést hefur hjá þeim sem fá útlendingaígræðslu, gæti segamyndun öræfasjúkdóms (TMA) þróast sem banvænn fylgikvilli eftir ígræðslu sem leiðir til segamyndunar í æðum og blóðþurrðarskaða1. Í stuttu máli þá þróast ígræðsluþegar hratt yfir í blóðflagnafæð, þróa skistfrumur og sýna mikið magn af laktat dehýdrógenasa44. Með versnun TMA getur kerfisbundinn neyslustorkusjúkdómur þróast sem leiðir til dauða viðtakanda45. Hins vegar gæti þetta vandamál verið leyst með hraðri brotttöku á xenograft, sem hindrar frekari neyslu storkuþátta og bætir lifun þega45.

Að lokum er hugsanleg smitsýking stórt áhyggjuefni við útlendingaígræðslu. Almennt er hægt að skipta svínasýkla í fjóra flokka: sýkla sem sýkja heilbrigða menn, sýkla sem sýkja ígræðsluþega, sýkla sem líkjast sýkla sem eru ígræddir og svínasértækir sýkla46. Sýkla af þriðja flokki, eins og svína cýtómegalóveiru (PCMV) og svína adenoveira, hafa verið tengdir heilkenni fylgikvilla hjá svínum og ómannlegum prímata ígræðsluþegum46. Til dæmis er PCMV ábyrgur fyrir dreifðri blóðstorknun í æð, blóðmigu og styttri lifunartíma ígræðslu í ígræðslu svíns til bavína47,48.

Svínasértækir sýkla, eins og innrænir afturveirur úr svínum (PERV), eru vaxandi áhyggjuefni vegna hugsanlegrar hættu á hljóðlausri sendingu og genabreytingum46.

PERV sameinast í erfðamengi svína og geta flokkast sem PERV-A, PERV-B og PERV-C49. PERV-A og PERV-B eru til staðar í öllum svínategundum en PERV-C er aðeins til staðar í völdum tegundum50. Raðbrigða PERV-A/C, sem einkennist af afritun með háum titer, hefur sýnt fram á getu til að sýkja frumur úr mönnum50. Því er mælt með því að skima fyrir tilvist PERV-C og aðeins nota gjafasvín laus við vírusinn50. Hingað til hafa engar heimildir lýst PERVs í forklínískum líkönum frá svíni til prímata og klínískum ígræðslum í mönnum, en samt er hægt að ljúka óvirkjun veiranna með erfðabreytingum ef þörf krefur49. Að lokum er nauðsynlegt að rannsaka frekar aðferðir sem komast framhjá banvænum fylgikvillum TMA og neyslustorkukvilla og þróa skimunarpróf fyrir hugsanlegar smitandi lífverur.

Hlutverk frumuónæmis í Xenogeneic höfnun

Ónæmissvörun eftir xenotransplantation felur í sér bæði meðfædda og ónæmisaðlögunarkerfi1. Þrátt fyrir að aðalfrumur sem taka þátt í höfnun ósamgena ígræðslu séu frumudrepandi T-eitilfrumur, virkja xenograft viðbrögð fyrst og fremst daufkyrninga, náttúrulegar drápsfrumur (NK) og átfrumur51. Daufkyrninga síast hratt inn í bæði frumu- og líffæraígræðslu52,53. Við virkjun losa daufkyrningar utanfrumugildrur (NET), netkerfi sem valda skemmdum með myndun hvarfgjarnra oxunartegunda (ROS) og losun meltingarensíma2,54,55. Ennfremur þekkja átfrumur NET sem skemmdartengd sameindamynstur (DAMPs) sem valda losun cýtókína og bólgumerkja (mynd 1A)54.

Fjölmargar rannsóknir hafa greint frá íferð NK-frumna í xenografts, sem tengist þeim í xenograft höfnun51,56. Þessar frumur framkalla höfnun annað hvort með beinum frumueiturhrifum eða mótefnaháðum frumueiturhrifum (ADCC). Beinu leiðinni er þétt stjórnað með því að örva og hindra viðtaka. NK-örvandi viðtakar, eins og náttúrulegur drápshópur-2D (NKG2D) og UL16-bindingsprótein í svína{-1 (pULBP-1), bindast svínabindlinum NKp44 og óþekkt sameind, hver um sig 57, 58, sem leiðir til losunar á lýtikornum eins og gransímum og perforíni (mynd 1B)59.

Aftur á móti þekkja hindrandi viðtakar, Ig-líkur drápsviðtakar (KIR), Ig-líkur afrit -2 (ILT2) og CD94, ekki auðveldlega við hvítfrumnamótefnavaka svína-1 (SLA1), aðal vefjasamhæfi svína. flókin-1 sameind, sem dregur úr NK hömlun í xenografts58. Í ADCC leiðinni eru mótefni sem sett eru á yfirborð xenograft frumna viðurkennd af NK frumum með milliverkunum við FcRs1. Við virkjun losa NK frumur gransím og perforín, sem leiðir til frumudauða á markfrumunum. Ennfremur þekkja NK frumur and-SLA1 mótefni og virkja ADCC ferlið (mynd 1C)25.

Átfrumur hafa einnig verið bendlaðir við höfnun frumuígræðslu og líffæraígræðslu60. Peterson o.fl.61 hafa sýnt að xenogeneic Gal er bein bindill fyrir einfrumur manna. Að auki bindast ónæmisfléttur svínafrumna með útlendingamótefnum eins og and-Gal mótefnum Fc viðtakanum (Fc R) og framleiða virkjunarmerki62. Þegar átfrumur hafa verið virkjaðir stuðla þeir að vítahring eyðingar xenografta, þar sem þeir eru virkjaðir af T-frumum og virkja aftur á móti fleiri T-frumur63. Ennfremur framkalla átfrumur bein frumueitrun með framleiðslu frumuefna, svo sem æxlisdrepsþáttar (TNF)-, interleukin-1 (IL-1) og IL-6 (Mynd 1D)64 . Varðandi hamlandi endurgjöf er merkjastjórnunarprótein (SIRP- )-CD47 ferillinn mikilvægur eftirlitsaðili átfrumnavirkni1,65. Sýnt hefur verið fram á að CD47 ferillinn stjórnar samvægi rauðkorna, blóðflagna og blóðmyndandi stofnfrumna66. CD47 er viðurkennt af SIRP-a sem „ekki borða“ merki og hindrar þannig átfrumuvirkni65, merki sem krabbameinsfrumur nýta til að komast hjá ónæmiseftirliti. Hins vegar hafa Wang et al.67 greint frá ósamrýmanleika CD47 milli tegunda eftir útlendingaígræðslu, sem leiðir til árangurslausrar hömlunar á átfrumum.

Eins og við ígræðslu ígræðslu, er virkjun T-frumu miðlað við höfnun xenograft í gegnum beinar og óbeinar leiðir1,68. Í gegnum beina leiðina leiða víxlverkanir milli SLA-1 og -2 fléttna við T-frumuviðtaka til virkjunar á aðlagandi ónæmissvörun gegn xenograft (mynd 1E)1. Í óbeinu leiðinni leiðir framsetning útlendingamótefnavaka af viðtaksfrumum til virkjunar á CD4 plús T-frumum, sem kemur af stað mótefnaframleiðslu og B-frumuvirkjun (mynd 1F)1. Að lokum auka frumueiturhrif NK-frumna og átfrumna verulega frumueiturhrif NK-frumna og átfrumna með þessum aðferðum69.

Eins og getið er hér að ofan gegna B-frumur hlutverki við höfnun xenografts. B-frumueyðing jók lifunartímann um 8 mánuði eftir hjartaígræðslu frá svínum í bavíana, sem bendir til mikilvægs hlutverks B-frumna í höfnun útlendingaígræðslu, sérstaklega seinkun á höfnun útlendingaígræðslu70. B-frumur framleiða and-Gal mótefnið sem miðar á Gal mótefnavaka sem eru tjáðir í svínavef71 og binst mótefnavaka þess, sem leiðir til fléttumyndunar. Reyndar leiðir eyðing á and-Gal mótefninu til hagstæðari niðurstöðu, sem bendir enn frekar á B-frumur í höfnun xenotransplants71–73. Svipgerðareiginleikar mótefnamyndandi undirhópa B-frumna í mönnum eru ekki auðkenndir 72. Ein rannsókn hefur sýnt að B-frumur úr milta framleiða and-Gal mótefni en B-frumur í kviðarholi gera það ekki, þó þær tjái andstæðing. -Gal viðtakar 73. Það má segja að bæði meðfædd og aðlögunarhæf ónæmiskerfi gegna mikilvægu hlutverki við höfnun xenotransplant.

Lífmerki um höfnun xenografts

Skortur á stöðlun meðal aðferða sem notaðar eru til að fylgjast með höfnun xenografts veldur mikilvægri þörf fyrir að bera kennsl á merki sem hægt er að nota til að greina og spá fyrir um höfnun8. Eins og fram kemur í töflu 1, sáu Montgomery o.fl.6 brennisteinsútfellingu C4d 54 klst. eftir nýrnaígræðslu frá svíni í mann en engar aðrar marktækar vefja- eða ónæmisfræðilegar vísbendingar um skaða af völdum mótefna. Zhou et al.8 komust einnig að því að CD68 plús átfrumur og sumar CD3 plús T-frumur síast inn í xenografts í svín-til-mús líkönum á degi 3 eftir ígræðslu.

Í ljósi þess að NK frumur eru aðaltegund íferðarfrumna sem auðkennd eru í xenografts51,56,81, notuðu Lin et al.74 merki eins og NK1.1 og DX5 til að bera kennsl á NK frumur í líkönum frá svín til mús. Með því að nota breytta ADCC prófun komust Chen et al.76 að því að toll-like viðtaka-2 (TLR2) mRNA og prótein voru einnig uppstýrt í æðaþelsfrumum úr iliac slagæðum svína eftir útsetningu fyrir mannasermi. Ennfremur jókst magn bólgueyðandi efnafræðilegra svína CCL2 og CXCL8 einnig í gegnum TLR2-miðlaða leið76. Þessar niðurstöður benda til þess að blokkun á TLR2 geti lengt lifun xenograft.

Ígræddu vefjasýni geta valdið sýkingu, örmyndun eða framkallað höfnun með ónæmisvirkjun eftir áverka75. Þess vegna er mikilvægt að bera kennsl á höfnunarmerki sem ekki eru ífarandi til notkunar í klínískri útlendingaígræðslu. Montgomery o.fl.6 greindu IgM og IgG mótefni sem beindust gegn ó- -Gal mótefnavaka í sermi nýrnaþega sem skiptast á svíni til manns. Vegna þess að IgM er bundið við æðarýmið, getur fjarlæging þess með plasmapheresis, fræðilega séð, verið felld inn í framtíðarrannsóknir á útlendingaígræðslu sem taka þátt í mönnum6.

DNA í hringrás losnar við frumudauða eða frumudauða, sem eru taldar klassískar niðurstöður í xenotransplantation8. Losun svínsértæks DNA (cDNA) í blóðrás endurspeglar íferð ónæmisfrumna í ígræðsluna og er á undan framleiðslu á IgM/IgG mótefnum gegn svíni í líkönum frá svíni til mús8. Ennfremur gaf cpsDNA einnig sambærilegar niðurstöður í öpum, sem bendir til hugsanlegs hagkvæmni í klínískum aðstæðum8. Á sama hátt tengist magn frumufrís DNA (cfDNA) einnig við vefjaskaða í xenograft módelum 77.

Þó að gögn varðandi líffærasértæka míkróRNA (miRNA) í xenotransplants séu enn takmörkuð, hafa þau sýnt efnilega notkun sem lífmerki um höfnun78. Í svínalíkani af bráðri lifrarbilun tengdust blóðvökvastyrkur ýmissa miRNAs úr svíni, þar á meðal ssc-miR-122, ssc-miR-192 og ssc-miR-124-1, með lifrar-, nýrna- og heilaskaða, í sömu röð82. Flest miRNA eru varðveitt meðal tegunda, sem takmarkar notkun þeirra á sviði xenotransplantation78,83. Hins vegar gætu sum miRNA, eins og svínsértæka SSC-miR-199 b, verið gagnleg þar sem þau kunna að vera aðgreind frá mannlegum hliðstæðum sínum og eru tjáð í lifur, hjarta og lungum78.

Ein rannsókn sá einnig aukið magn miR-146a og miR-155 í útlendingaígræðslu í hjarta og metin áhrif ónæmisbælandi meðferðar á tjáningu þeirra í hjarta-útlendingaígræðslulíkönum frá músum til rottu. Í samanburði við ónæmisbæld dýr fundu Zhao o.fl.79 marktæka lækkun á styrk miR-146a og aukningu á tjáningu miR-155, breytingar sem leiða til bólgueyðandi ástands hjá viðtakendum. Athyglisvert er að miR-146a gegnir hlutverki við að hindra bólgusjúkdóma með því að miða á ýmsar NF-KB ferla84, og miRNA-155 hefur einnig verið tilkynnt sem hvatamaður TNF-tjáningar85. Samanlagt geta þessar niðurstöður veitt innsýn í hugsanlega notkun miRNA sem lífmerki og markmið ónæmismeðferðar sem truflar RNA.

Nýleg rannsókn á ómannlegum prímötum greindi einnig frá hækkuðu magni C3 í vökvavatninu á undan höfnun80. Að lokum er hátt hlutfall CD4 plús /CD8 plús blóðkorna í tengslum við styttri lifunartíma ígræðslu í eyjaígræðslu á milli svína og annarra eyja86. Hins vegar er þörf á frekari rannsóknum til að meta næmni og sértækni fyrirhugaðra merkja.

Niðurstaða

Í ljósi nýlegrar líffæraskorts gæti útlendingaígræðsla verið bráðnauðsynleg lausn fyrir sjúklinga sem þurfa líffæraígræðslu. Sögulega séð var helsta hindrunin fyrir útlendingaígræðslu frá svínauppsprettum tilvist Gal epitope. Hins vegar, erfðafræðileg mótun leyfði þróun svínalíkana sem voru laus við þessa myndefni. Þessi framfarir hafa lengt lifun xenograft í mönnum og lýst upp aðrar epitopur, svo sem NeuGc og SDa, sem valda ónæmishöfnun. Þannig miðuðu rannsóknir að því að bera kennsl á ónæmiskerfin sem leiða til höfnunar. NK frumur, átfrumur og T-frumur hafa verið skilgreindar sem lykilaðilar í lykilhlutverki ónæmiskerfisins við höfnun xenografts.

Jafnframt eru aðferðirnar sem notaðar eru til að bera kennsl á höfnun xenotransplants byggðar á þeim sem notaðar eru við samtransplantation vegna skorts á stöðlun. T-frumumerki, eins og CD3, CD4 og CD8, virðast lofa góðu sem forspár og greinandi höfnunarmerki. Merki um frumuskaða, eins og cpsDNA og cfDNA, hafa einnig verið auðkennd sem snemma spáanleg lífmerki um höfnun. Ýmis miRNA hefur einnig verið viðurkennt sem höfnunarmerki og möguleg markmið fyrir þróun nýrra ónæmismeðferðaraðferða. Að lokum hefur greining á ó- -Gal IgG og IgM mótefnum nýlega verið notuð sem merki fyrir höfnun nýrnaígræðslu frá svíni til manns. Miðað við nýlegar framfarir á þessu sviði gæti xenotransplantation að lokum orðið raunhæfur klínískur valkostur. Engu að síður er þörf á frekari framförum til að sigrast á fylgikvillum TMA og neyslustorkukvilla. Ennfremur er þörf á fleiri rannsóknum til að bera saman ýmis merki og bera kennsl á "gullstaðal" höfnunarmerki í xenotransplantation.

Siðferðilegt samþykki

Þetta handrit er yfirlitsgrein og hefur engin siðferðileg álitamál í för með sér. Allir höfundar fóru yfir og samþykktu lokaútgáfu handritsins.

Yfirlýsing um mannréttindi og dýraréttindi

Þessi rannsókn náði ekki til manns eða dýra.

Yfirlýsing um upplýst samþykki

Þessi grein náði ekki til neinna manna og því á upplýst samþykki ekki við.

Yfirlýsing um hagsmunaárekstra

Höfundur(ar) lýstu yfir eftirfarandi hugsanlegum hagsmunaárekstrum varðandi rannsóknir, höfundarrétt og/eða birtingu þessarar greinar: Dr. Lerman er ráðgjafi AstraZeneca, CureSpec, Butterfly Biosciences, Beren Therapeutics og Ribocure Pharmaceuticals. Höfundar lýsa engum hagsmunaárekstrum.

Fjármögnun

Höfundur/höfundar upplýstu um móttöku á eftirfarandi fjárhagslegum stuðningi við rannsóknir, höfundarrétt og/eða birtingu þessarar greinar: Þetta verk var að hluta til stutt af NIH styrknúmerum: DK120292, DK122734, HL158691 og AG062104.

Heimildir

1. Lu T, Yang B, Wang R, Qin C. Xenotransplantation: núverandi staða í forklínískum rannsóknum. Framan 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, o.fl. Meðfædda frumu ónæmissvörun í xenotransplantation. Framan Immunol. 2022;13:858604.

3. Matvæla- og lyfjaeftirlit Bandaríkjanna. Xenotransplantation. 2021. Skoðað 21. júní 2022. 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. Xenotransplantation-Núverandi staða og horfur. Br Med Bull. 2018;125(1): 5–14.

5. Groth CG. Hugsanlegir kostir þess að flytja líffæri frá svíni til manns: skoðun skurðlæknis. Indverjinn 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, o.fl. Niðurstöður tveggja tilfella af nýrnaígræðslu frá svíni í mann. N Engl J Med. 2022;386(20): 1889–98.

7. Kuehn BM. Fyrsta hjartaígræðslan af svíni í mann markar tímamót í útlendingaígræðslu. Hringrás. 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, o.fl. Svínsértækt DNA í hringrás sem nýtt lífmerki til að fylgjast með höfnun xenograft. Xenotransplantation. 2019;26(4): e12522.

9. Chan JL, Mohiuddin MM. Hjarta útlendingaígræðsla. Curr Opin líffæraígræðsla. 2017;22(6): 549–54.

10. Roux FA, Saï P, Deschamps JY. Xenotransfusions, fyrr og nú. Xenotransplantation. 2007;14(3): 208–16.

11. Snyder C. Richard Sharp Kissam, læknir, og ceroplastic in man. Arch Oftalmol. 1963;70:870–72.

12. Cooper DKC, Ekser B, Tector AJ. Stutt saga um klínískar xenotransplantation. Int J Surg. 2015;23(Pt B): 205–10.

13. Silvetti AN, Cotton C, Byrne RJ, Berrian JH, Fernandez Menendez A. Bráðabirgðarannsóknir á húðígræðslu nautgripafósturvísa. Ígræðslunaut. 1957;4(1): 25–26.

14. Cooper DKC. Stutt saga um líffæraígræðslu milli tegunda. Frv. 2012;25(1): 49–57.

15. Wijkstrom M, Iwase H, Paris W, Hara H, Ezzelarab M, Cooper DKC. Nýrnaígræðsla: tilraunaframfarir og klínískar horfur. Nýra Int. 2017;91(4): 790–96.

For more information:1950477648nn@gmail.com