Implantationssensorer registrerer tidlige tegn på organafstødning hos mus

Et nyt studie offentliggjort i tidsskriftet Science Advances rapporterer, at det mikroporøse stillads fungerer som en minimalt invasiv overvågningsmetode til at detektere afstødning før transplantatsvigt i en musemodel.

Disse sensorer er det første skridt i retning af at skabe et værktøj, der kan give læger vigtig tidlig information om potentialet for organafstødning hos transplantationspatienter.

Organtransplantation ledsages af aggressiv immundæmpning for at forhindre transplantatafstødning. Overdreven immundæmpning kan dog øge risikoen for at udvikle neoplasmer og opportunistiske infektioner, og utilstrækkelig immundæmpning kan føre til transplantatskader.

Traditionelt udføres transplantationsbiopsier for at vurdere effektiviteten af immundæmpning. Disse invasive biopsier har dog betydelig variabilitet og er en forsinket indikator for afstødning. For at detektere afstødning før transplantatsvigt anvendte et forskerhold fra University of Michigan et mikroporøst scaffold, der fungerer som en minimalt invasiv overvågningsmetode.

Efter hjerte- eller hudtransplantation hos mus akkumulerer nicheimplantater medfødte og adaptive immunceller, og genekspressionsanalyser identificerer biomarkører for akut cellulær allograftafstødning (ACAR), før kliniske tegn på transplantatsvigt opstår.

Indledende studier blev udført med adoptiv overførsel af T-celler til inkompatible allografter, hvilket muliggjorde fokus på T-cellemedieret afstødning, efterfulgt af valideringsstudier i vildtypedyr. Niche-scaffoldet muliggør hyppig celleprøveudtagning, og et panel af genetiske biomarkører skelner mellem mus, der afstøder allografter, og mus med raske transplantater.

"Studiet af overvågning af immunresponser er blevet spændende på grund af fremkomsten af immunterapier. Denne påvisning af en uønsket immunrespons har betydelige medicinske implikationer, fordi man ofte ikke kender til en uønsket reaktion, før et organ begynder at miste funktion," sagde Lonnie Shi, professor i biomedicinsk teknik ved University of Michigan og medforfatter til undersøgelsen.

Den nye proces begynder med at implantere et porøst stillads under huden, hvor der udvikles væv i porerne. Det udviklende væv bliver vaskulariseret. Nettoeffekten er, at blodkar passerer gennem dette rum, og immunceller cirkulerer gennem dem.

Materialet fremkalder en fremmedlegemerespons, hvilket fører til rekruttering af immunceller. Vigtigt er det, at disse celler udviser en vævsspecifik fænotype, ikke en cirkulerende, hvilket giver forskere mulighed for at overvåge vævsresponser over tid.

"Når immunsystemet aktiveres i forbindelse med transplantatafstødning, kan man se aktiverede immunceller på implantatet," sagde Shi.

Evnen til at vurdere immunresponser i væv kan være et effektivt værktøj for forskere, der studerer immunsystemet. Seriel analyse af celletranskriptomer kan detektere potentiel organafstødning med en minimalt invasiv biopsi i stedet for en transplantationsbiopsi med højere risiko.

"Overlevelse af solide organtransplantater betragtes som en af de vigtigste resultater inden for moderne medicin, men alligevel overser vi ofte de aggressive behandlinger, der er nødvendige efter transplantation for at opretholde sunde transplantater," sagde Russell Urie, en postdoc ved Institut for Biomedicinsk Teknik ved University of Michigan.

"Disse implanterbare sensorer kan registrere meget tidlige afstødningsprocesser, hvilket er et første skridt i retning af et værktøj til personlig pleje efter transplantation og minimering af de invasive procedurer og ødelæggende bivirkninger, som transplantationspatienter i øjeblikket skal udholde," tilføjede Uri.

"Dette vil være særligt vigtigt for organtransplantationspatienter i barndommen og ungdomsårene, da de skal gennemgå behandling og biopsier i flere årtier og endda gentage transplantationer."