Implantatsensorer upptäcker tidiga tecken på organavstötning hos möss

En ny studie publicerad i tidskriften Science Advances rapporterar att den mikroporösa byggnadsställningen fungerar som en minimalinvasiv övervakningsmetod för att upptäcka avstötning före transplantatfel i en musmodell.

Dessa sensorer är det första steget mot att skapa ett verktyg som kan ge läkare viktig tidig information om risken för organavstötning hos transplantationspatienter.

Organtransplantation åtföljs av aggressiv immunsuppression för att förhindra transplantatavstötning. Överdriven immunsuppression kan dock öka risken för att utveckla neoplasmer och opportunistiska infektioner, och otillräcklig immunsuppression kan leda till transplantatskador.

Traditionellt utförs transplantationsbiopsier för att bedöma immunsuppressionens effektivitet. Dessa invasiva biopsier har dock betydande variabilitet och är en eftersläpande indikator på avstötning. För att upptäcka avstötning före transplantatmisslyckande använde ett forskarteam från University of Michigan en mikroporös scaffold som fungerar som en minimalinvasiv övervakningsmetod.

Efter hjärt- eller hudtransplantation hos möss ackumuleras medfödda och adaptiva immunceller i nischimplantat, och genuttrycksanalyser identifierar biomarkörer för akut cellulär allograftavstötning (ACAR) innan kliniska tecken på transplantatmisslyckande uppstår.

Initiala studier utfördes med adoptiv överföring av T-celler till inkompatibla allografter, vilket möjliggjorde fokus på T-cellsmedierad avstötning, följt av valideringsstudier i vildtypsdjur. Nischstrukturen möjliggör frekvent cellprovtagning, och en panel av genetiska biomarkörer skiljer möss som avstöter allografter från möss med friska transplantat.

"Studiet av att övervaka immunsvar har blivit spännande på grund av uppkomsten av immunterapier. Denna upptäckt av ett oönskat immunsvar har betydande medicinska implikationer eftersom man ofta inte vet om ett oönskat svar förrän ett organ börjar förlora funktion", säger Lonnie Shi, professor i biomedicinsk teknik vid University of Michigan och medförfattare till studien.

Den nya processen börjar med att man implanterar ett poröst skyddsställ under huden, där vävnad utvecklas i porerna. Den utvecklande vävnaden blir vaskulariserad. Nettoeffekten är att blodkärl passerar genom detta utrymme och immunceller cirkulerar genom dem.

Materialet framkallar en främmande kroppsrespons, vilket leder till rekrytering av immunceller. Viktigt är att dessa celler uppvisar en vävnadsspecifik fenotyp, inte en cirkulerande, vilket gör det möjligt för forskare att övervaka vävnadsresponser över tid.

"När immunförsvaret aktiveras i samband med transplantatavstötning kan man se aktiverade immunceller på implantatet", sa Shi.

Förmågan att bedöma immunsvar i vävnader skulle kunna vara ett kraftfullt verktyg för forskare som studerar immunsystemet. Seriell analys av celltranskriptomer skulle kunna upptäcka potentiell organavstötning med en minimalinvasiv biopsi istället för en transplantationsbiopsi med högre risk.

"Överlevnad av organtransplantat anses vara en av de viktigaste framstegen inom modern medicin, men vi förbiser ofta de aggressiva behandlingar som behövs efter transplantation för att upprätthålla friska transplantat", säger Russell Urie, postdoktor vid institutionen för biomedicinsk teknik vid University of Michigan.

"Dessa implanterbara sensorer kan upptäcka mycket tidiga avstötningsprocesser, vilket är ett första steg mot ett verktyg för personlig vård efter transplantation och för att minimera de invasiva procedurer och förödande biverkningar som transplantationspatienter för närvarande måste utstå", tillade Uri.

"Detta kommer att vara särskilt viktigt för organtransplantationspatienter i barndomen och tonåren, eftersom de måste genomgå behandling och biopsier i flera decennier och till och med upprepade transplantationer."