Имплантационные сенсоры обнаруживают ранние признаки отторжения органа у мышей

В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, сообщается, что микропористый каркас функционирует как минимально инвазивный метод наблюдения, позволяя выявить отторжение до повреждения трансплантата на модели мышей.

Эти сенсоры являются первым шагом к созданию инструмента, который может предоставить врачам важную раннюю информацию о возможности отторжения органа у пациентов после трансплантации.

Трансплантация органов сопровождается агрессивной иммуносупрессией для предотвращения отторжения трансплантата. Однако чрезмерная иммуносупрессия может увеличить риск развития новообразований и оппортунистических инфекций, а недостаточная - привести к повреждению трансплантата.

Обычно для оценки эффективности иммуносупрессии проводят биопсии трансплантированного органа. Однако эти инвазивные биопсии имеют значительную вариабельность и являются запаздывающим индикатором отторжения. Чтобы выявить отторжение до повреждения трансплантата, команда исследователей из Мичиганского университета использовала микропористый каркас, который функционирует как минимально инвазивный метод наблюдения.

После трансплантации сердца или кожи у мышей, в нишевых имплантатах накапливаются врожденные и адаптивные иммунные клетки, а анализы экспрессии генов выявляют биомаркеры острого клеточного аллотрансплантатного отторжения (ACAR) до появления клинических признаков повреждения трансплантата.

Начальные исследования проводились с адоптивным переносом Т-клеток с несовместимыми аллотрансплантатами, что позволило сосредоточиться на отторжении, опосредованном Т-клетками, с последующими валидационными исследованиями на животных дикого типа. Нишевый каркас позволяет часто отбирать пробы клеток, а панель генетических биомаркеров отличает мышей, отторгающих аллогенные трансплантаты, от мышей с здоровыми трансплантатами.

"Исследования мониторинга иммунных ответов стали захватывающими благодаря росту иммунотерапий. Это обнаружение нежелательного иммунного ответа имеет значительные медицинские перспективы, поскольку часто вы не узнаете о нежелательном ответе, пока орган не начнет терять свои функции," сказал Лонни Ши, профессор биомедицинской инженерии из Мичиганского университета и соавтор исследования.

Новый процесс начинается с имплантации пористого каркаса под кожу, где в порах развивается ткань. Развивающаяся ткань становится васкуляризированной. Нет-эффект заключается в том, что через это пространство проходят кровеносные сосуды, а через них циркулируют иммунные клетки.

Материал вызывает ответ на инородное тело, что приводит к рекрутированию иммунных клеток. Важно отметить, что эти клетки демонстрируют фенотип, характерный для тканей, а не для циркуляции, позволяя исследователям контролировать тканевые реакции со временем.

"Когда иммунная система активируется в контексте отторжения трансплантата, вы можете увидеть активированные иммунные клетки на имплантате," сказал Ши.

Возможность оценивать иммунные ответы в тканях может стать мощным инструментом для исследователей, изучающих иммунную систему. Последовательный анализ транскриптомов клеток позволяет обнаружить возможное отторжение органа с минимально инвазивной биопсией вместо биопсии трансплантированного органа, которая имеет больший риск.

"Выживаемость трансплантатов твердых органов считается одним из важнейших достижений современной медицины, однако мы часто упускаем из виду агрессивные терапии, необходимые после трансплантации для поддержания здоровых трансплантатов," сказал Рассел Ури, постдокторант кафедры биомедицинской инженерии из Мичиганского университета.

"Эти имплантационные сенсоры могут выявлять очень ранние процессы отторжения, что является первым шагом к инструменту для персонализированного ухода после трансплантации и минимизации инвазивных процедур и разрушительных побочных эффектов, которые в настоящее время должны терпеть реципиенты трансплантатов," добавил Ури.

"Это будет особенно важно для реципиентов органных трансплантатов в детском и юношеском возрасте, так как они должны проходить лечение и биопсии в течение нескольких десятилетий и даже повторную трансплантацию."