Xenotransplantation: Sfidi Kurrenti U Soluzzjonijiet Emerġenti

Astratt

Biex jiġi indirizzat in-nuqqas kontinwu ta’ organi disponibbli għas-sostituzzjoni, ġie ppruvat ksenotrapjant tal-qlub, tal-kornea, tal-ġilda u tal-kliewi. Madankollu, ostaklu ewlieni li jiffaċċjaw xenotrapjanti huwa r-rifjut minħabba ċiklu ta 'reazzjonijiet immuni għat-tilqim. Kemm is-sistemi immuni adattivi kif ukoll dawk intrinsiċi jikkontribwixxu għal dan iċ-ċiklu, li fih iċ-ċelloli naturali killer, il-makrofaġi u ċ-ċelloli T għandhom rwol sinifikanti. Filwaqt li l-avvanzi fil-qasam tal-editjar ġenetiku jistgħu jevitaw xi wħud minn dawn l-ostakli, bijomarkaturi biex jidentifikaw u jbassru r-rifjut tal-xenograft għad iridu jiġu standardizzati. Diversi markaturi taċ-ċelluli T, bħal CD3, CD4, u CD8, huma utli kemm fid-dijanjosi kif ukoll fit-tbassir tar-rifjut tal-xenograft. Barra minn hekk, żieda fil-livelli ta 'diversi markaturi tad-DNA u mikroRNAs li jiċċirkolaw hija wkoll tbassir ta' rifjut tal-xenograft. F'din ir-reviżjoni, aħna nġabru fil-qosor is-sejbiet reċenti dwar l-avvanzi fil-ksenotrapjant, b'fokus fuq ħanżir għal bniedem, ir-rwol tal-immunità fir-rifjut tal-ksenotrapjant, u l-bijomarkaturi tiegħu.

Iċ-ċaħda immuni hija reazzjoni naturali li teżisti f'kull ġisem tal-bniedem. Huwa l-mod tal-ġisem kif jipproteġi lilu nnifsu billi jelimina sustanzi barranin ta 'ħsara. Meta ċelluli jew organi barranin jiġu trapjantati fil-ġisem tal-bniedem, ħafna drabi huma pperċepiti bħala sustanzi ta 'ħsara, li jikkawżaw is-sistema immunitarja tattakka. Huwa għalhekk li r-rifjut immuni jista 'jiġi miġġieled bl-użu ta' mediċini kontra r-rifjut.

Madankollu, studji reċenti tagħna wrew li s-sistema immuni mhux biss tirrikonoxxi u teskludi ċ-ċelloli ksenoġeniċi iżda wkoll tiġġenera difiża fit-tul kontra dawn iċ-ċelloli ksenoġeniċi. Il-ġenerazzjoni ta 'dan ir-rispons ta' l-antikorpi tinkiseb permezz tal-modulazzjoni ta 'ċelluli: interazzjonijiet taċ-ċelluli u sekrezzjoni ta' ċitokini. Dawn il-molekuli u ċ-ċelloli jgħinu biex inaqqsu r-rifjut filwaqt li jqawwu wkoll l-immunità tal-ġisem għal xenografts.

Għalhekk, mhux biss nistgħu ntaffu r-rifjut immuni, iżda nistgħu wkoll inżidu l-immunità billi nistimulaw is-sistema immuni. Dan joffri tama għal ksenotrapjant. Barra minn hekk, nistgħu nużaw għodod ta 'editjar tal-ġeni biex nibdlu l-funzjoni tas-sistema immuni in vivo, biex naddattaw aħjar għat-trapjant ta' ċelloli jew organi ksenoġeniċi.

Fil-qosor, ir-relazzjoni bejn il-ksenotrapjant u l-immunità hija mill-qrib ħafna. Billi nesploraw kif is-sistema immunitarja tirrispondi, nistgħu nnaqqsu r-rifjut immuni waqt it-trapjant u nżidu r-reżistenza tal-ġisem għal ċelloli jew organi barranin. Dan mhux biss jista 'javvanza l-istorja tal-mediċina, jista' jġib ħafna ħajjiet lura għall-ħajja. Dan juri l-importanza tal-immunità għall-ġisem tal-bniedem. Cistanche jista 'jtejjeb l-immunità b'mod sinifikanti minħabba li l-irmied tal-laħam fih varjetà ta' komponenti bijoloġikament attivi, bħal polisakkaridi, żewġ faqqiegħ, u Huang Li, li jistgħu jistimulaw is-sistema immuni. diversi tipi ta 'ċelluli, iżidu l-attività immuni tagħhom.

Ikklikkja suppliment cistanche deserticola

Kliem ewlieni

Xenotrapjant, rifjut immuni, bijomarkaturi dijanjostiċi, bijomarkaturi ta 'tbassir, editjar ġenetiku, ksenoantiġeni, induzzjoni ta' tolleranza.

Introduzzjoni

L-istennija tal-ħajja mtejba tal-bnedmin matul l-aħħar deċennji żiedet il-prevalenza ta' numru dejjem jikber ta' mard kroniku1. L-applikazzjoni dejjem tiżdied tat-trapjant tal-organi, l-aħħar għażla u t-trattament definittiv għall-insuffiċjenza tal-organi fl-aħħar stadju rriżultat f'disparità fil-provvista u d-domanda għal tali organi1. Għalhekk, il-ksenotrapjant sar soluzzjoni attraenti biex jingħeleb dan l-ostaklu2. L-Amministrazzjoni tal-Ikel u d-Droga tal-Istati Uniti tiddefinixxi xenotrapjant bħala "kwalunkwe proċedura li tinvolvi t-trapjant, l-impjantazzjoni jew l-infużjoni f'riċevitur uman ta' jew (a) ċelluli ħajjin, tessuti, jew organi minn sors ta' annimali mhux umani, jew (b) fluwidi tal-ġisem tal-bniedem, ċelluli, tessuti jew organi li kellhom kuntatt ex vivo ma’ ċelloli, tessuti jew organi ħajjin ta’ annimali mhux umani”3. Bħalissa, l-użu tal-ksenotrapjant ġie rrappurtat prinċipalment għall-kliewi, il-qlub, il-fwied, il-ġilda u l-kornea4.

Il-ħnieżer huma l-ispeċi magħżula biex jinħasdu l-organi għall-ksenotrapjant, peress li għandhom organi anatomikament simili għall-bnedmin u huma adattati għall-modifika ġenetika5. Huma mrobbija ħafna u ħafna drabi kkunsmati, u b'hekk iwittu t-triq għad-deċiżjoni etika li jintużaw organi tal-majjal biex jittratta l-mard tal-bniedem. Għalkemm id-diskrepanzi ġenetiċi bejn il-bnedmin u l-ħnieżer huma akbar minn dawk tal-primati, l-użu tal-organi tal-primati mhuwiex sostenibbli għal raġunijiet etiċi u minħabba li l-biċċa l-kbira tal-primati huma kkunsidrati fil-periklu5. Barra minn hekk, l-organi tal-primati għandhom ċans sostanzjali li jġorru viruses li jistgħu jinfettaw lill-bnedmin5. Għalhekk, tekniki ta 'inġinerija ġenetika ġew żviluppati biex inaqqsu d-dissimilaritajiet ġenetiċi tal-ħnieżer u tal-bniedem1, u jwittu t-triq għall-użu ta' organi tal-majjal għal xenotrapjanti. Tabilħaqq, studji reċenti ddeskrivew żewġ każijiet ta’ suċċess ta’ trapjanti tal-kliewi minn ħnieżer f’pazjenti b’imħuħ6, u ieħor irrapporta każ ta’ suċċess ta’ trapjant tal-qalb minn ħanżir għal bniedem7. Dawn l-avvanzi mmarkaw tragward kbir fil-qasam tal-ksenotrapjant.

L-ostaklu ewlieni li jiffaċċjaw il-ksenotrapjanti huwa r-reazzjonijiet immunoloġiċi. Għalkemm il-mekkaniżmu wara r-rifjut iperakut (HAR) fil-xenograft huwa definit tajjeb, il-mekkaniżmi ta 'rifjut ċellulari akut mhumiex mifhuma bis-sħiħ2. L-identifikazzjoni tal-mekkaniżmi wara r-rifjut ċellulari fil-ksenotrapjant tista' tkun iċ-ċavetta għas-sopravivenza itwal ta' organi ksenotrapjantati. Barra minn hekk, b'differenza mill-allotrapjant, hemm nuqqas ta' dejta dwar markaturi standardizzati ta' tbassir u dijanjostiċi tal-ksenotrapjant8, li jistgħu jippermettu monitoraġġ mill-qrib tal-ksenotrapjant9. F'dan l-artikolu, se nirrevedu fil-qosor l-istorja tal-ksenotrapjant, ksenoantiġeni li jippreżentaw bħala ostakli, u modifiki ġenetiċi biex negħlbu dawn l-ostakli. Fl-aħħar nett, se nenfasizzaw ir-rwol tal-immunità ċellulari attivata b'reazzjoni għal ksenotrapjant u niddeskrivu l-markaturi immuni użati biex ibassru u jikxfu r-rifjut tal-xenotrapjant.

Storja qasira ta 'Xenotrapjant

Fis-seklu 17, l-ewwel każ irrappurtat ta’ ksenotrapjant (u trasfużjoni tad-demm) lill-bnedmin sar minn Jean-Baptiste Denis li ttrasfuża demm ta’ ħaruf f’raġel ta’ 15-sena li jbati mid-deni10. Sussegwentement Denis kompla jittrasfużjoni d-demm mill-ħrief u l-għoġġiela iżda b’riżultati varjabbli, għalhekk il-Parlamenti Franċiżi u Ingliżi pprojbixxew it-trasfużjonijiet għal diversi snin li ġejjin10.

Fl-1838, Sharp-Kissam wettaq l-ewwel trapjant tal-kornea billi impjanta kornea tal-majjal f'għajn ta' raġel ta' 35-sena11. Fis-seklu 19, ix-xjentisti bdew jużaw xenografts tal-ġilda minn diversi annimali, bħal ħnieżer, nagħaġ, żrinġijiet, ħamiem, u tiġieġ, bħala dressings bijoloġiċi12 u tilqim tal-ġilda embrijoniċi bovina bħala dressing tal-ġilda13.

Fis-seklu 20, Voronoff ipprova "jagħti nifs ġdid" lill-irġiel anzjani billi wettaq diversi trapjanti testikolari taċ-chimpanzee u tal-babuni14 allegatament biex b'hekk jgħolli l-livelli tal-enerġija fil-pazjenti. Fis-sittinijiet, Reemtsma wettqet 13-il ksenotrapjant tal-kliewi taċ-chimpanzee għall-bniedem, li ħafna minnhom fallew fi żmien 4-8 ġimgħat minħabba rifjut jew infezzjonijiet, ħlief għal waħda li damet għal 9 xhur mingħajr ebda sinjali ta’ rifjut fuq l-awtopsja15.

L-ewwel ksenotrapjant kardijaku sar fl-1964 minn Hardy b'qalb taċ-chimpanzee, li kienet żgħira wisq u falliet fi żmien ftit sigħat14. Matul l-istess era, Starzl wettaq l-ewwel ksenotrapjanti tal-fwied irrappurtati b'suċċess limitat. Madankollu, wara l-introduzzjoni ta 'tacrolimus (immunosoppressor qawwi), huwa wettaq żewġ ksenotrapjanti tal-fwied tal-babuni għal bniedem, b'pazjent wieħed ħaj 70 jum14,16. L-inċidenza dejjem tikber tad-dijabete tat-tip-1 u s-similaritajiet bejn l-insulina tal-majjal u tal-bniedem motivaw il-kontemplazzjoni tal-benefiċċju tal-ksenotrapjant tal-gżejjer14. Għalhekk, fl-1993, Groth et al.17 wettqu l-ewwel xenotrapjant tal-gżira mill-ħanżir għall-bniedem iżda ma identifikaw l-ebda benefiċċju kliniku.

Xenoantiġeni u Ġenetiċi

Modifiki

L-ewwel tentattivi ta' xenotrapjanti mill-majjali għall-bniedem kienu mfixkla mill-produzzjoni ta' antikorpi kontra l-antiġen tal-galactose-1,3-galactose (Gal)18. Madwar 1 fil-mija tal-antikorpi umani li jseħħu b'mod naturali huma diretti kontra l-epitope Gal u huma responsabbli għall-HAR tal-organi tal-majjal imxerrda bid-demm uman18. L-iskoperta tal-epitope Gal fil-ħnieżer wasslet biex tiġi ttestjata l-espressjoni tiegħu f'diversi speċi ta 'annimali. Fl-1988, Galili et al.19 wrew li l-antikorp anti-Gal jingħaqad ma 'diversi ċelluli nukleati ta' mammiferi mhux primati, prosimians, u xadini tad-Dinja l-Ġdida, filwaqt li fibroblasti ta 'bnedmin, xadini u xadini tad-Dinja l-Qadima ma indikaw l-ebda espressjoni Gal.

L-avvanzi fil-qasam tal-editjar ġenomika mbagħad wasslu għall-iżvilupp ta 'ħnieżer modifikati ġenetikament biex jegħlbu r-rifjut immuni1, l-aktar il-ħnieżer eterozigoti Gal-knockout (GKO) fl-2002 u l-ħnieżer GKO omozigoti fl-200320. L-eliminazzjoni ta' Gal żiedet is-sopravivenza ta ' qlub tal-ħnieżer fil-babuni għal 2-6 xhur u pprevjeniet HAR21, iżda ma kienx biżżejjed biex jevadi kompletament is-sistema immuni6, li wassal għall-identifikazzjoni ta 'żewġ epitopi mhux Gal addizzjonali bħala miri ta' antikorpi: NeuGc u SDa22,23. Dawn l-antikorpi setgħu kellhom rwol ewlieni fir-rifjut tal-ksenotrapjant tal-kliewi minn ħnieżer imbattal mill-Gal għall-bnedmin6. Adams et al.24 sabu li l-eliminazzjoni taż-żewġ ġeni Gal u SDa estendiet is-sopravivenza tat-tilqim sa 435 jum fi trapjanti minn ħanżir għal primat. B'mod kollettiv, l-antikorpi Gal, NeuGc, u SDa jikkostitwixxu aktar minn 95 fil-mija ta 'antikorpi ffurmati kontra ċelluli tal-majjal22,25 u jistgħu jippreżentaw bħala ostakli ewlenin għall-avvanz ta' ksenotrapjant kliniku.

Madankollu, studji emerġenti fil-ħnieżer b'knockout Gal, NeuGc, u SDa wrew li koagulopatiji indotti minn trapjant ukoll ifixklu s-suċċess tal-ksenotrapjant u li l-espressjoni żejda ta 'proteini regolatorji tal-koagulazzjoni umana fid-donaturi tal-annimali tista' ssolvi din il-kwistjoni1. Għalhekk, wieħed mill-għanijiet ewlenin tal-modulazzjoni ġenetika sar li jirregola d-disfunzjoni tal-koagulazzjoni fir-riċevituri tat-tilqim, bħal trombomodulin (TBM). TBM tal-ħnieżer jonqos milli jinteraġixxi b'suċċess mat-trombina umana, li jwassal għal stat pro-koagulazzjoni26. Importanti, Miwa et al.27 sabu li l-espressjoni ta 'TBM tal-bniedem fiċ-ċelloli endoteljali aortiċi porċini rregolat b'suċċess il-koagulazzjoni fil-plażma umana u inibit l-attivazzjoni tal-kompliment indotta mill-antikorpi. Barra minn hekk, it-terapija tal-antikorpi flimkien mal-espressjoni tat-TBM tal-bniedem tipprevjeni r-rifjut umorali u d-disregolazzjoni tal-koagulazzjoni u żżid is-sopravivenza tat-tilqim lil hinn minn 900 jum fi trapjanti tal-qalb mill-ħanżir għall-babu28.

Mira kandidat attraenti oħra għall-modulazzjoni ġenetika hija r-riċettur tal-proteina C endoteljali (EPCR). Għalkemm l-EPCR tal-majjal huwa kompatibbli mal-proteina umana-C26, Iwase et al.29 sabu korrelazzjoni pożittiva qawwija bejn it-tnaqqis tal-aggregazzjoni tal-plejtlits tal-bniedem u l-espressjoni tal-EPCR tal-bniedem fiċ-ċelloli endoteljali aortiċi tal-majjal. Fl-aħħar nett, Wheeler et al.30 wera li l-espressjoni ta 'CD39 uman, li idrolizza ATP u ADP u tipprevjeni l-formazzjoni ta' trombus, ipprevjeni l-iskemija mijokardijaka/korriment tar-riperfużjoni fil-ħnieżer transġeniċi.

Modifiki ġenetiċi oħra qed jiġu studjati wkoll f'tentattiv biex jimmiraw il-mogħdijiet ta 'rifjut ta' xenograft ċellulari (CXR). Pereżempju, minħabba l-inkompatibilità ta 'SIRP uman u CD47 porċini (diskuss aktar tard fl-artikolu), Tena et al.31 uża ċelluli ematopojetiċi porċini li jesprimu CD47 uman, li żiedu b'mod sinifikanti l-kimeriżmu ta' engraftment fil-mudullun tal-bniedem. L-espressjoni ta’ CD47 uman wasslet ukoll għal sopravivenza fit-tul ta’ tilqim tal-ġilda tal-majjal fuq babuni, b’każ wieħed ma juri l-ebda sinjali ta’ rifjut akut għal 53 jum32. Bħala konklużjoni, modifiki ġenetiċi huma essenzjali għat-tranżizzjoni b'suċċess tal-ksenotrapjant f'ambjenti kliniċi.

Induzzjoni ta' Tolleranza fix-Xenotrapjant

Ir-riċevituri tat-tilqim jeħtieġu taħlita ta’ terapija immunosoppressiva intensiva, u diversi tentattivi biex titnaqqas id-doża fallew33. Għalhekk, bħalissa qed jiġu żviluppati strateġiji li jinduċu t-tolleranza biex itawlu ż-żmien ta' sopravivenza tat-trapjant u, eventwalment, iwaqqfu t-terapija immunosoppressiva34. Bħalissa, it-trapjant tat-timu tad-donaturi huwa l-aktar metodu effettiv biex tinkiseb tolleranza fil-ksenotrapjant34. Studji wrew żminijiet ta' sopravivenza fit-tul tat-tilwim tal-kliewi tal-majjal għal babbu ta' aktar minn 6 xhur wara t-trapjant tal-kliewi tal-ħnieżer u t-timu GKO35,36. Fil-bnedmin, Montgomery et al.6 trapjantaw thymus tal-ħnieżer GKO u kliewi f'żewġ pazjenti mejjet fil-moħħ; madankollu, il-perjodu ta' segwitu kien qasir wisq biex it-timu jasserixxi l-effetti tiegħu. Madankollu, it-timu setgħu jirrivaskulari u żammew arkitettura normali.

Il-kimeriżmu tal-mudullun imħallat (MBMW), li jinvolvi l-produzzjoni kemm ta’ ċelluli staminali donatur kif ukoll awto-ematopojetiċi mir-riċevitur wara korsijiet ta’ trapjant ta’ ċelluli staminali mhux majeloablattivi, ippermetta trapjanti alloġeniċi irrispettivament mill-barrieri HLA34. Għalkemm MBMW huwa ta 'suċċess f'mudelli mill-ħanżir għall-ġurdien, ir-replikazzjoni ta' dawn ir-riżultati kienet diffiċli fi studji mill-ħanżir għall-primat34,37. Pereżempju, Liang et al.38 wrew li 10 fil-mija biss tal-MBMWs tal-ħnieżer għall-babuni rriżultaw f'tilqim b'suċċess, b'falliment ta 'trapjant assoċjat ma' livelli ogħla ta 'IgG anti-non-Gal wara t-trapjant. B'mod ġenerali, huma meħtieġa aktar studji biex tiġi ddeterminata l-effettività tat-trapjant tat-timu u l-MBMW fl-induzzjoni tat-tolleranza.

Riżultati istoloġiċi u sistemiċi ta' Ċaħda ta' Xenograft

Fi żmien minuti sa sigħat mit-trapjant tat-tilqim, ix-xenograft jinqered minn HAR, proċess medjat minn antikorpi Gal preeżistenti1. L-irbit ta' dawn l-antikorpi jwassal għall-attivazzjoni tal-mogħdija li tikkomplementa, li tikkawża l-liżi taċ-ċelloli endoteljali1. Notevolment, għal raġuni mhux magħrufa, l-effetti tat-tnaqqis tal-antikorpi u l-inibizzjoni tal-kompliment huma ġeneralment aktar effettivi fi trapjanti tal-qalb u tal-kliewi minn trapjanti tal-pulmun u tal-fwied39-41. B'differenza għal tipi oħra ta' rifjut, it-tilqim ma juru l-ebda funzjonalità meta jgħaddu minn HAR39. Istoloġikament, dan il-proċess huwa kkaratterizzat minn emorraġija massiva u komplement, immunoglobulina, u depożizzjoni ta 'fibrina 39.

Ir-rifjut akut tal-xenograft umorali (AHXR), magħruf ukoll bħala rifjut tal-xenograft imdewma, jista 'jinbeda minn antikorpi Gal li jseħħu b'mod naturali jew antikorpi ffurmati wara sensitizzazzjoni mit-tilqim39. Fil-każ tal-aħħar, l-antikorpi jistgħu jkunu diretti kontra antiġeni Gal jew mhux Gal, bħal NeuGc u SDa39. Istoloġikament, dan il-proċess jixbah lil HAR; madankollu, nekrożi u infiltrazzjoni transmurali tal-granuloċiti tal-vini tad-demm jistgħu jkunu preżenti 39.

Fl-aħħar nett, CXR jista' jseħħ wara dewmien sinifikanti ta' żmien wara x-xenotrapjant. Kuntrarjament għal HAR u AHXR, emorraġija u depożizzjonijiet ta 'fibrin u immunoglobulina mhumiex osservati. Jistgħu jidhru depożizzjonijiet komplementari iżda ġeneralment ikunu ta' intensità baxxa 39. Il-mekkaniżmi sottostanti CXR se jiġu deskritti fit-taqsima li jmiss.

B'mod sistemiku, tliet kumplikazzjonijiet jikkaratterizzaw lir-riċevituri tal-ksenograft: mard kumpless immuni, koagulopatiji, u infezzjonijiet. Minħabba r-rwol prominenti tal-antikorpi fir-rifjut tal-ksenograft, depożiti kumplessi immuni jistgħu jidhru f'diversi organi riċevituri39. Wara xenotrapjant mill-majjal għal babuni, Holzknecht et al.42 skoprew depożiti ta 'babuni C3 u fattur von Willebrand porċini fil-milsa u l-fwied ta' riċevituri tal-pulmun. Interessanti, il-babuni li rċevew qlub u kliewi tal-ħnieżer ma wrewx depożiti bħal dawn. Depożiti ta' IgG u IgM tal-firien instabu wkoll fil-glomeruli tal-firien riċevituri wara trapjant tal-fwied minn ħamster għal far43.

Minħabba l-koagulopatija avversa osservata f'riċevituri tal-ksenotrapjant, il-mikroanġjopatija trombotika (TMA) tista' tiżviluppa bħala kumplikazzjoni fatali wara t-trapjant li tirriżulta fi trombożi fil-vini u korriment iskemiku1. Fil-qosor, ir-riċevituri tat-tilqim jimxu malajr fit-tromboċitopenja, jiżviluppaw schistocytes, u jippreżentaw livelli għoljin ta' lactate dehydrogenase44. Bil-progressjoni tat-TMA, tista' tiżviluppa koagulopatija sistemika ta' konsum li twassal għall-mewt tar-riċevitur45. Madankollu, din il-kwistjoni tista 'tiġi solvuta bit-tneħħija mgħaġġla tal-xenograft, li jinibixxi aktar konsum ta' fatturi ta 'koagulazzjoni u ttejjeb is-sopravivenza tar-riċevitur45.

Fl-aħħar nett, it-trażmissjoni potenzjali ta' patoġeni hija ta' tħassib kbir fil-ksenotrapjant. Il-patoġeni tal-ħnieżer jistgħu jiġu sseparati b'mod ġenerali f'erba' kategoriji: patoġeni li jinfettaw bnedmin b'saħħithom, patoġeni li jinfettaw lir-riċevituri tat-trapjanti tal-bniedem, patoġeni li jixbħu lil dawk tar-riċevituri tat-trapjanti tal-bniedem, u patoġeni speċifiċi għall-ħnieżer46. Patoġeni tat-tielet kategorija, bħaċ-ċitomegalovirus tal-ħnieżer (PCMV) u l-adenovirus tal-ħnieżer, ġew assoċjati ma’ kumplikazzjonijiet sindromiċi f’riċevituri ta’ xenograft ta’ primati mhux umani46. Pereżempju, il-PCMV huwa responsabbli għal koagulazzjoni intravaskulari mxerrda, ematurja, u żminijiet ta 'sopravivenza tat-tilqim imnaqqsa fi trapjanti minn ħanżir għal babuni47,48.

Patoġeni speċifiċi għall-ħnieżer, bħal retroviruses endoġeni tal-ħnieżer (PERVs), huma qasam ta' tħassib dejjem jikber minħabba r-riskju potenzjali ta' trażmissjoni siekta u alterazzjonijiet tal-ġeni46.

Il-PERVs jintegraw ruħhom fil-ġenoma tal-ħnieżer u jistgħu jiġu kklassifikati bħala PERV-A, PERV-B, u PERV-C49. PERV-A u PERV-B huma preżenti fl-ispeċi kollha tal-majjali, filwaqt li PERV-C huwa preżenti biss fi speċi magħżula50. PERV-A/C rikombinanti, li huwa kkaratterizzat minn replikazzjoni ta 'titer għoli, wera l-kapaċità li jinfetta ċ-ċelloli umani50. Għalhekk, huwa rrakkomandat li tgħarbel għall-preżenza ta 'PERV-C u tuża biss ħnieżer donaturi ħielsa mill-virus50. Sal-lum, l-ebda letteratura ma tiddeskrivi PERVs f'mudelli prekliniċi minn ħanżir għal primat u trapjanti kliniċi fil-bnedmin, iżda l-inattivazzjoni tal-viruses tista' titlesta bl-użu ta' modifiki ġenetiċi jekk ikun meħtieġ49. Bħala konklużjoni, huwa essenzjali li jiġu studjati aktar il-mekkaniżmi li jevitaw il-kumplikazzjonijiet fatali tat-TMA u l-koagulopatija tal-konsum u jiżviluppaw analiżi ta 'screening għal organiżmi infettivi potenzjali.

Rwol ta 'l-Immunità Ċellulari fir-Ċaħda Xenogeneic

Ir-risponsi immuni wara ksenotrapjant jinvolvu kemm is-sistemi intrinsiċi kif ukoll dawk adattivi immuni1. Għalkemm iċ-ċelloli ewlenin involuti fir-rifjut tal-allograft huma limfoċiti T ċitotossiċi, ir-reazzjonijiet tal-ksenograft jattivaw primarjament newtrofili, ċelloli naturali killer (NK), u makrofaġi51. In-newtrofili jinfiltraw malajr kemm tilqim ċellulari kif ukoll ta' organi52,53. Mal-attivazzjoni, in-newtrofili jirrilaxxaw nases extraċellulari newtrofili (NETs), strutturi tan-netwerk li jinduċu ħsara permezz tal-ġenerazzjoni ta 'speċi ossidattivi reattivi (ROS), u rilaxx ta' enżimi diġestivi2,54,55. Barra minn hekk, il-makrofagi jirrikonoxxu NETs bħala mudelli molekulari assoċjati mal-ħsara (DAMPs) li jikkawżaw ir-rilaxx ta 'ċitokini u markaturi infjammatorji (Fig. 1A)54.

Bosta studji rrappurtaw infiltrazzjoni ta 'ċelluli NK fi ħdan xenografts, li implikawhom fir-rifjut tal-xenograft51,56. Dawn iċ-ċelloli jinduċu rifjut jew permezz ta 'ċitotossiċità diretta jew ċitotossiċità ċellulari dipendenti fuq l-antikorpi (ADCC). Il-mogħdija diretta hija regolata sewwa billi tistimula u tinibixxi r-riċetturi. Riċetturi li jistimulaw l-NK, bħal naturali killer group-2D (NKG2D) u proteina li torbot UL16-porċina-1 (pULBP-1), jingħaqdu mal-ligand tal-majjal NKp44 u molekula mhux identifikata, rispettivament57,58, li twassal għar-rilaxx ta 'granuli litiċi bħal granzymes u perforin (Fig. 1B)59. Għall-kuntrarju, riċetturi li jinibixxu, riċettur killer Ig-like (KIR), traskrizzjoni simili Ig-2 (ILT2), u CD94, ma jagħrfux faċilment antiġen tal-lewkoċiti tal-ħnieżer-1 (SLA1), l-istokompatibilità ewlenija tal-ħnieżer molekula-1 kumplessa, li jnaqqas l-inibizzjoni tal-NK fi xenografts58. Fil-mogħdija ADCC, antikorpi depożitati fuq il-wiċċ taċ-ċelluli xenograft huma rikonoxxuti miċ-ċelloli NK permezz ta 'interazzjonijiet ma' FcRs1. Mal-attivazzjoni, iċ-ċelluli NK jirrilaxxaw granzymes u perforin, li jwasslu għal apoptożi taċ-ċelloli mmirati. Barra minn hekk, iċ-ċelluli NK jirrikonoxxu antikorpi anti-SLA1, li jattivaw il-mogħdija ADCC (Fig. 1C)25.

Il-makrofaġi ġew implikati wkoll fir-rifjut ta’ tilqim ċellulari u tilqim ta’ organi60. Peterson et al.61 wrew li Gal xenoġeniku huwa ligand dirett għall-monoċiti umani. Barra minn hekk, kumplessi immuni ta 'ċelluli porċini b'antikorpi ksenoġeniċi bħal antikorpi anti-Gal jeħlu mar-riċettur Fc (Fc R) u jipproduċu sinjal ta' attivazzjoni62. Ladarba jiġu attivati, il-makrofaġi jikkontribwixxu għal ċiklu vizzjuż ta 'qerda ta' xenograft, fejn huma attivati ​​minn ċelluli T u, min-naħa tagħhom, jattivaw aktar ċelluli T63. Barra minn hekk, il-makrofagi jinduċu ċitotossiċità diretta permezz tal-produzzjoni ta' ċitokini, bħall-fattur tan-nekrożi tat-tumur (TNF)-, interleukin-1 (IL-1), u IL-6 (Fig. 1D)64 . Rigward ir-rispons inibitorju, il-mogħdija tal-proteina regolatorja tas-sinjalar (SIRP-)-CD47 hija regolatur importanti tal-attività tal-makrofagi1,65. Il-mogħdija CD47 intweriet li tirregola l-omeostasi ta 'eritroċiti, plejtlits, u ċelloli staminali ematopojetiċi66. CD47 huwa rikonoxxut minn SIRP-a bħala sinjal "ma tiekolx", u b'hekk jinibixxi l-attività fagoċitika65, sinjal użat miċ-ċelloli tal-kanċer biex jevadi s-sorveljanza immuni. Madankollu, Wang et al.67 rrappurtaw inkompatibilità interspeċi ta 'CD47 wara ksenotrapjant, li jwassal għal inibizzjoni ineffettiva ta' makrofaġi.

Bħal fit-trapjant ta 'allograft, l-attivazzjoni taċ-ċelluli T hija medjata fir-rifjut tal-xenograft permezz ta' mogħdijiet diretti u indiretti1,68. Permezz tal-mogħdija diretta, l-interazzjonijiet bejn il-kumplessi SLA-1 u -2 mar-riċetturi taċ-ċelluli T iwasslu għall-attivazzjoni tar-rispons immuni adattiv kontra l-xenograft (Fig. 1E)1. Fil-mogħdija indiretta, il-preżentazzjoni ta 'antiġeni ksenoġeniċi minn ċelluli riċevituri twassal għall-attivazzjoni ta' ċelluli CD4 flimkien ma 'T, li tinstiga kaskata ta' produzzjoni ta 'antikorpi u attivazzjoni taċ-ċelluli B (Fig. 1F)1. Fl-aħħar nett, ċitokini prodotti permezz ta 'dan il-mekkaniżmu jtejbu b'mod sinifikanti ċ-ċitotossiċità taċ-ċelloli NK u l-makrofaġi69.

Kif imsemmi hawn fuq, iċ-ċelluli B għandhom rwol fir-rifjut ta 'xenografts. It-tnaqqis taċ-ċelluli B żied iż-żmien ta 'sopravivenza bi 8 xhur wara t-trapjant tal-qalb mill-ħnieżer għall-babuni, li jissuġġerixxi rwol sinifikanti taċ-ċelluli B fir-rifjut tal-ksenotrapjant, speċifikament, ittardjat ir-rifjut tal-ksenotrapjant70. Iċ-ċelluli B jipproduċu l-antikorp anti-Gal li jimmira lejn l-antiġeni Gal espressi fit-tessuti tal-majjal71 u jeħel mal-antiġen tiegħu, li jwassal għal formazzjoni kumplessa. Tabilħaqq, it-tnaqqis tal-antikorp anti-Gal iwassal għal riżultati aktar favorevoli, li jimplika aktar iċ-ċelluli B fir-rifjut ta 'xenotransplants71-73. Il-karatteristiċi fenotipiċi tas-sottopopolazzjonijiet ta' ċelluli B li jipproduċu l-antikorpi anti-Gal fil-bnedmin mhumiex identifikati 72. Studju wieħed wera li ċ-ċelluli B tal-milsa jipproduċu antikorpi anti-Gal, filwaqt li ċ-ċelluli B peritoneali ma jagħmlux, għalkemm jesprimu anti -Riċetturi Gal 73. B'mod konklużiv, kemm is-sistemi immuni intrinsiċi kif ukoll dawk adattivi għandhom rwol sinifikanti fir-rifjut tal-ksenotrapjant.

Bijomarkaturi ta' Ċaħda ta' Xenograft

Nuqqas ta' standardizzazzjoni fost il-metodi użati għall-monitoraġġ tar-rifjut tal-ksenotrapjant iwassal għal ħtieġa kruċjali li jiġu identifikati markaturi li jistgħu jintużaw biex jiġi djanjostikat u mbassar ir-rifjut8. Kif elenkat fit-Tabella 1, Montgomery et al.6 osservaw depożizzjoni fokali C4d f'54 siegħa wara trapjant tal-kliewi mill-ħanżir għall-bniedem iżda l-ebda indikazzjonijiet istoloġiċi jew immunoloġiċi sinifikanti oħra ta 'korriment medjat mill-antikorpi. Zhou et al.8 sabu wkoll li CD68 flimkien ma 'makrofagi u xi CD3 flimkien ma' ċelluli T infiltraw xenografts f'mudelli minn ħanżir għall-ġurdien fit-3 jum wara t-trapjant.

Minħabba li ċ-ċelluli NK huma tip ewlieni ta 'ċelluli li jinfiltraw identifikati f'xenografts51,56,81, Lin et al.74 użaw markaturi bħal NK1.1 u DX5 biex jidentifikaw ċelluli NK f'mudelli minn ħanżir għall-ġurdien. Bl-użu ta' analiżi ADCC modifikat, Chen et al.76 sabu li l-mRNA u l-proteina tar-riċettur ta' toll-like-2 (TLR2) kienu wkoll regolati 'l fuq fiċ-ċelloli endoteljali tal-arterja iljaka tal-ħnieżer wara espożizzjoni għas-serum uman. Barra minn hekk, il-livelli ta' kimokini pro-infjammatorji porċini CCL2 u CXCL8 żdiedu wkoll permezz ta' mogħdija medjata minn TLR2-76. Dawn is-sejbiet jissuġġerixxu li l-imblokk ta' TLR2 jista' jtawwal is-sopravivenza tal-xenograft.

Bijopsiji tat-tilqim jistgħu jikkawżaw infezzjoni, ċikatriċi, jew jinduċu rifjut permezz ta’ attivazzjoni immuni wara korriment75. Għalhekk, huwa importanti li jiġu identifikati markaturi mhux invażivi ta 'rifjut għall-applikazzjoni fi ksenotrapjant kliniku. Montgomery et al.6 skoprew antikorpi IgM u IgG diretti kontra antiġeni mhux- -Gal fis-serum ta' pazjenti bi trapjant tal-kliewi minn ħanżir għal bniedem. Minħabba li l-IgM hija limitata għall-ispazju vaskulari, it-tneħħija tagħha permezz tal-plażmafereżi tista', teoretikament, tiġi inkorporata fi provi futuri ta' ksenotrapjant li jinvolvu l-bnedmin6.

Id-DNA li jiċċirkola jiġi rilaxxat mal-mewt taċ-ċelluli jew l-apoptożi, li huma kkunsidrati sejbiet klassiċi fil-ksenotrapjant8. Ir-rilaxx ta 'DNA li jiċċirkola speċifika għall-majjal (cDNA) jirrifletti l-infiltrazzjoni ta' ċelloli immuni fit-tilqim u jippreċedi l-produzzjoni ta 'antikorpi IgM/IgG kontra l-majjal f'mudelli minn ħanżir għall-ġurdien8. Barra minn hekk, cpsDNA ipprovda wkoll riżultati komparabbli fix-xadini, li tissuġġerixxi fattibbiltà potenzjali f'ambjenti kliniċi8. Bl-istess mod, il-livelli tad-DNA mingħajr ċelluli (cfDNA) jikkorrelataw ukoll ma 'ħsara fit-tessuti f'mudelli ta' xenograft 77.

Filwaqt li d-dejta dwar mikroRNAs speċifiċi għall-organi (miRNA) fi ksenotrapjanti għadha limitata, urew użu promettenti bħala bijomarkaturi ta’ rifjut78. F'mudell tal-majjal ta' insuffiċjenza akuta tal-fwied, il-livelli fil-plażma tar-riċevitur ta' diversi miRNAs derivati ​​mill-ħnieżer, inklużi ssc-miR-122, ssc-miR-192, u ssc-miR-124-1, kienu assoċjati bi ħsara fil-fwied, fil-kliewi u fil-moħħ, rispettivament82. Il-biċċa l-kbira tal-miRNAs huma kkonservati fost l-ispeċi, u jillimitaw l-użu tagħhom fil-qasam tal-ksenotrapjant78,83. Madankollu, xi miRNAs, bħall-SSC-miR-199 b speċifiċi għall-majjal, jistgħu jkunu utli peress li jistgħu jkunu differenzjati mill-kontroparti umana tagħhom u huma espressi fil-fwied, fil-qalb u fil-pulmun78.

Studju wieħed osserva wkoll livelli miżjuda ta' miR-146a u miR{-155 fi ksenotrapjanti kardijaċi u evalwa l-effett ta' trattament immunosoppressiv fuq l-espressjoni tagħhom f'mudelli ta' ksenotrapjant kardijaku minn ġrieden għal far. Meta mqabbel ma' annimali immunosoppressi, Zhao et al.79 sabu tnaqqis sinifikanti fil-livelli ta' miR-146a u żieda fl-espressjoni ta' miR-155, bidliet li jwasslu għal stat pro-infjammatorju fir-riċevituri. Notevolment, miR-146a għandu rwol fl-inibizzjoni tal-kundizzjonijiet infjammatorji billi jimmira diversi mogħdijiet NF-κB84, u miRNA-155 ġie rrappurtat ukoll bħala promotur tal-espressjoni tat-TNF85. B'mod kollettiv, dawn is-sejbiet jistgħu jipprovdu ħarsa lejn l-użu potenzjali ta 'miRNAs bħala bijomarkaturi u miri ta' immunoterapija li tinterferixxi l-RNA.

Studju reċenti f'primati mhux umani rrapporta wkoll livelli elevati ta' livelli C3 fl-umoriżmu tal-ilma qabel ir-rifjut80. Fl-aħħar nett, proporzjonijiet għolja ta' CD4 plus /CD8 plus taċ-ċelluli tad-demm huma korrelatati ma' ħinijiet iqsar ta' sopravivenza tat-tilqim fi trapjanti ta' gżejjer minn majjali għal dawk mhux umani86. Madankollu, aktar studji huma meħtieġa biex jevalwaw is-sensittività u l-ispeċifiċità ta 'kwalunkwe markaturi proposti.

Konklużjoni

Fid-dawl tan-nuqqas ta' organi riċenti, ksenotrapjant jista' jipprovdi soluzzjoni tant meħtieġa għal pazjenti li jeħtieġu trapjanti ta' organi. Storikament, l-ostaklu ewlieni li qed jiffaċċja xenotrapjant minn sorsi tal-ħnieżer kien il-preżenza tal-epitope Gal. Madankollu, il-modulazzjoni ġenetika ppermettiet l-iżvilupp ta 'mudelli tal-ħnieżer nieqsa minn dan l-epitope. Dan l-avvanz tawwal is-sopravivenza tal-xenograft fil-bnedmin u illumina epitopi oħra, bħal NeuGc u SDa, li jinduċu rifjut immuni. Għalhekk, studji mmirati biex jidentifikaw il-mekkaniżmi immuni li jwasslu għal rifjut. Iċ-ċelloli NK, il-makrofaġi u ċ-ċelluli T ġew identifikati bħala atturi ewlenin fir-rwol ċentrali tas-sistema immuni fir-rifjut ta’ xenografts.

Barra minn hekk, il-metodi użati biex jiġi identifikat ir-rifjut ta' ksenotrapjanti huma bbażati fuq dawk użati fl-allotrapjant minħabba nuqqas ta' standardizzazzjoni. Markers taċ-ċelluli T, bħal CD3, CD4, u CD8, jidhru promettenti bħala markaturi ta 'rifjut ta' tbassir u dijanjostiku. Markers ta 'ħsara ċellulari, bħal cpsDNA u cfDNA, ġew identifikati wkoll bħala bijomarkaturi ta' tbassir bikrija ta 'rifjut. Diversi miRNAs ġew rikonoxxuti wkoll bħala markaturi ta 'rifjut u miri possibbli għall-iżvilupp ta' strateġiji ġodda ta 'immunoterapija. Fl-aħħar nett, l-iskoperta ta' antikorpi mhux- -Gal IgG u IgM reċentement intużat bħala markatur għar-rifjut ta' trapjant tal-kliewi minn ħanżir għal bniedem. Minħabba l-avvanzi reċenti fil-qasam, il-ksenotrapjant jista' fl-aħħar mill-aħħar isir għażla klinika vijabbli. Madankollu, huwa meħtieġ aktar progress biex jingħelbu l-kumplikazzjonijiet tat-TMA u l-koagulopatija konsumattiva. Barra minn hekk, huma meħtieġa aktar studji biex iqabblu diversi markaturi u jidentifikaw markatur ta 'rifjut ta' "standard tad-deheb" fil-ksenotrapjant.

Approvazzjoni Etika

Dan il-manuskritt huwa artiklu ta’ reviżjoni u ma jinvolvi l-ebda kwistjoni etika. L-awturi kollha rrevedew u approvaw il-verżjoni finali tal-manuskritt.

Dikjarazzjoni tad-Drittijiet tal-Bniedem u tal-Annimali

Dan l-istudju ma involva l-ebda suġġett uman jew annimal.

Dikjarazzjoni ta' Kunsens Informat

Dan l-artikolu ma involva l-ebda suġġett uman u, għalhekk, il-kunsens infurmat mhuwiex applikabbli.

Dikjarazzjoni ta' Interess Kunflitt

L-awtur(i) iddikjara l-kunflitti ta 'interess potenzjali li ġejjin dwar ir-riċerka, l-awtur, u/jew il-pubblikazzjoni ta' dan l-artikolu: Dr Lerman huwa konsulent għal AstraZeneca, CureSpec, Butterfly Biosciences, Beren Therapeutics, u Ribocure Pharmaceuticals. L-awturi ma jiddikjaraw l-ebda kunflitt ta' interess.

Finanzjament

L-awtur(i) żvelat li rċeviet l-appoġġ finanzjarju li ġej għar-riċerka, l-awtur, u/jew il-pubblikazzjoni ta 'dan l-artikolu: Dan ix-xogħol kien parzjalment appoġġjat minn numri ta' għotja NIH: DK120292, DK122734, HL158691, u AG062104.

Referenzi

Lu T, Yang B, Wang R, Qin C. Xenotransplantation: status attwali fir-riċerka preklinika. Quddiem 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, et al. Ir-rispons immuni ċellulari intrinsiku fil-ksenotrapjant. Quddiem Immunol. 2022;13:858604.

3. Amministrazzjoni tal-Ikel u d-Droga tal-Istati Uniti. Xenotrapjant. 2021. Aċċessat fil-21 ta’ Ġunju 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-L-istatus attwali u l-prospetti. Br Med Bull. 2018;125(1): 5–14.

5. Groth CG. Il-vantaġġi potenzjali tat-trapjant tal-organi mill-ħanżir għall-bniedem: il-fehma tal-Kirurgu tat-trapjant. Indjan 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, et al. Riżultati ta' żewġ każijiet ta' ksenotrapjant tal-kliewi minn ħanżir għal bniedem. N Engl J Med. 2022;386(20): 1889–98.

7. Kuehn BM. L-ewwel trapjant tal-qalb mill-ħanżir għall-bniedem jimmarka pass importanti fil-ksenotrapjant. Ċirkolazzjoni. 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, et al. DNA li jiċċirkola speċifiku għall-majjal bħala bijomarkatur ġdid għall-monitoraġġ tar-rifjut tal-xenograft. Xenotrapjant. 2019;26(4): e12522.

9. Chan JL, Mohiuddin MM. Ksenotrapjant tal-qalb. Curr Opin Trapjant ta' Organi. 2017;22(6): 549–54.

10. Roux FA, Saï P, Deschamps JY. Xenotrasfużjonijiet, passat u preżenti. Xenotrapjant. 2007;14(3): 208–16.

11. Snyder C. Richard Sharp Kissam, MD, u ceroplastic fil-bniedem. Arch Ophthalmol. 1963;70:870–72.

12. Cooper DKC, Ekser B, Tector AJ. Storja qasira ta 'ksenotrapjant kliniku. Int J Surg. 2015;23(Pt B): 205–10.

13. Silvetti AN, Cotton C, Byrne RJ, Berrian JH, Fernandez Menendez A. Studji preliminari sperimentali ta' tilqim tal-ġilda tal-embrijuni bovini. Trapjant Bull. 1957;4(1): 25–26.

14. Cooper DKC. Storja qasira ta 'trapjant ta' organi bejn l-ispeċi. Proc. 2012;25(1): 49–57.

15. Wijkstrom M, Iwase H, Paris W, Hara H, Ezzelarab M, Cooper DKC. Ksenotrapjant renali: progress sperimentali u prospetti kliniċi. Kidney Int. 2017;91(4): 790–96.

For more information:1950477648nn@gmail.com