Xenotransplantation: التحديات الحالية والحلول الناشئة

خلاصة

لمعالجة النقص المستمر في الأعضاء المتاحة للاستبدال ، تمت محاولة زرع الأعضاء القلبية والقرنيات والجلد والكلى. ومع ذلك ، فإن العائق الرئيسي الذي يواجه عمليات زرع الأعضاء هو الرفض بسبب حلقة من ردود الفعل المناعية على الكسب غير المشروع. يساهم كل من الجهاز المناعي التكيفي والفطري في هذه الدورة ، حيث تلعب الخلايا القاتلة الطبيعية والبلاعم والخلايا التائية دورًا مهمًا. في حين أن التطورات في مجال التحرير الجيني يمكن أن تتغلب على بعض هذه العقبات ، إلا أن المؤشرات الحيوية لتحديد وتوقع رفض الطعم الطيفي لا يزال يتعين توحيده. العديد من علامات الخلايا التائية ، مثل CD3 و CD4 و CD8 ، مفيدة في كل من التشخيص والتنبؤ برفض طعم أجنبي. علاوة على ذلك ، فإن الزيادة في مستويات مختلف علامات الحمض النووي المنتشرة والـ microRNAs تنبئ أيضًا برفض طعم أجنبي. في هذه المراجعة ، نلخص النتائج الحديثة حول التطورات في زراعة الأعضاء الخارجية ، مع التركيز على الخنازير للإنسان ، ودور المناعة في رفض طعم أجنبي ، ومؤشراته الحيوية.

الرفض المناعي هو رد فعل طبيعي موجود في كل جسم بشري. إنها طريقة الجسم لحماية نفسه من خلال القضاء على المواد الغريبة الضارة. عندما يتم زرع خلايا أو أعضاء غريبة في جسم الإنسان ، فغالبًا ما يُنظر إليها على أنها مواد ضارة ، مما يؤدي إلى مهاجمة جهاز المناعة. هذا هو السبب في أنه يمكن مكافحة الرفض المناعي باستخدام الأدوية المضادة للرفض.

ومع ذلك ، فقد أظهرت دراساتنا الحديثة أن الجهاز المناعي لا يتعرف على الخلايا غير المتجانسة ويستبعدها فحسب ، بل يولد أيضًا دفاعًا طويل الأمد ضد هذه الخلايا غير المتجانسة. يتم تحقيق توليد استجابة الجسم المضاد هذه من خلال تعديل الخلية: تفاعلات الخلايا وإفراز السيتوكينات. تساعد هذه الجزيئات والخلايا في تقليل الرفض مع تعزيز مناعة الجسم ضد الطعوم الغريبة.

لذلك ، لا يمكننا فقط تخفيف الرفض المناعي ، ولكن يمكننا أيضًا زيادة المناعة عن طريق تحفيز جهاز المناعة. هذا يوفر الأمل في زرع الأعضاء. بالإضافة إلى ذلك ، يمكننا استخدام أدوات تحرير الجينات لتغيير وظيفة الجهاز المناعي في الجسم الحي ، للتكيف بشكل أفضل مع زرع الخلايا أو الأعضاء غير المتجانسة.

باختصار ، العلاقة بين زرع الأعضاء الخارجية والمناعة وثيقة للغاية. من خلال الخوض في كيفية استجابة الجهاز المناعي ، يمكننا تخفيف رفض الجهاز المناعي أثناء الزرع وزيادة مقاومة الجسم للخلايا أو الأعضاء الغريبة. لن يؤدي هذا إلى تقدم تاريخ الطب فحسب ، بل يمكن أن يعيد حياة الكثيرين إلى الحياة. هذا يدل على أهمية المناعة لجسم الإنسان. يمكن أن يحسن الكستانش المناعة بشكل كبير لأن رماد اللحوم يحتوي على مجموعة متنوعة من المكونات النشطة بيولوجيًا ، مثل السكريات ، واثنين من عيش الغراب ، وهوانغ لي ، والتي يمكن أن تحفز جهاز المناعة. أنواع مختلفة من الخلايا ، مما يزيد من نشاطها المناعي.

انقر فوق الملحق cistanche deserticola

الكلمات الدالة

زرع الأعضاء ، الرفض المناعي ، المؤشرات الحيوية التشخيصية ، المؤشرات الحيوية التنبؤية ، التحرير الجيني ، xenoantigens ، تحريض التحمل.

مقدمة

أدى تحسن متوسط ​​العمر المتوقع للإنسان على مدى العقود الماضية إلى زيادة انتشار عدد متزايد من الأمراض المزمنة. أدى التطبيق المتزايد لزرع الأعضاء ، وهو الملاذ الأخير والعلاج النهائي لفشل العضو في المرحلة النهائية ، إلى تفاوت في العرض والطلب على هذه الأعضاء. لذلك ، أصبح زرع الأعضاء حلاً جذابًا للتغلب على هذه العقبة 2. تُعرِّف إدارة الغذاء والدواء الأمريكية زرع الأعضاء على أنه "أي إجراء ينطوي على زرع أو غرس أو تسريب في الإنسان المتلقي إما (أ) الخلايا الحية أو الأنسجة أو الأعضاء من مصدر حيواني غير بشري ، أو (ب) سوائل جسم الإنسان ، الخلايا أو الأنسجة أو الأعضاء التي كان لها اتصال خارج الجسم بخلايا أو أنسجة أو أعضاء حيوانية حية غير بشرية "3. حاليًا ، تم الإبلاغ عن استخدام زرع الأعضاء بشكل رئيسي في الكلى والقلوب والكبد والجلد والقرنيات.

الخنازير هي النوع المفضل لحصاد الأعضاء من أجل زرع الأعضاء ، حيث أن لها أعضاءًا مشابهة من الناحية التشريحية للإنسان ومناسبة للتعديل الجيني 5. يتم تربيتها بشكل كبير وغالبًا ما يتم استهلاكها ، مما يمهد الطريق للقرار الأخلاقي باستخدام أعضاء الخنازير لعلاج الأمراض التي تصيب الإنسان. على الرغم من أن الاختلافات الجينية بين البشر والخنازير أكبر من تلك الخاصة بالرئيسيات ، فإن استخدام أعضاء الرئيسيات ليس مستدامًا لأسباب أخلاقية ولأن معظم الرئيسيات تعتبر مهددة بالانقراض 5. علاوة على ذلك ، فإن أعضاء الرئيسيات لديها فرصة كبيرة في حمل الفيروسات التي يمكن أن تصيب البشر 5. ومن ثم ، تم تطوير تقنيات الهندسة الوراثية لتقليل الاختلافات الوراثية البشرية والخنازير ، مما يمهد الطريق لاستخدام أعضاء الخنازير في عمليات زرع الأعضاء. في الواقع ، وصفت الدراسات الحديثة حالتين ناجحتين من عمليات زرع الكلى من الخنازير لمرضى ميتين دماغًا 6 ، وأبلغت أخرى عن حالة ناجحة لعملية زرع قلب من خنزير إلى إنسان 7. شكلت هذه الاختراقات علامة فارقة في مجال زرع الأعضاء.

العقبة الرئيسية التي تواجه عمليات زرع الأعضاء هي التفاعلات المناعية. على الرغم من أن الآلية الكامنة وراء الرفض الحاد (HAR) في طعم أجنبي محددة جيدًا ، إلا أن آليات الرفض الخلوي الحاد ليست مفهومة تمامًا 2. قد يكون تحديد الآليات الكامنة وراء الرفض الخلوي في زرع الأعضاء هو المفتاح لبقاء الأعضاء المزروعة لفترة أطول. علاوة على ذلك ، على عكس الزرع الخيفي ، هناك نقص في البيانات حول العلامات التنبؤية والتشخيصية المعيارية لزرع xenotransplantation ، والتي يمكن أن تسمح بمراقبة دقيقة لطعم xenografts. في هذه المقالة ، سنراجع بإيجاز تاريخ زرع xenotransplantation ، وتقديم xenoantigens كعقبات ، والتعديلات الجينية للتغلب على هذه العقبات. أخيرًا ، سوف نسلط الضوء على دور المناعة الخلوية التي يتم تنشيطها استجابةً لعملية زرع الأعضاء ووصف العلامات المناعية المستخدمة للتنبؤ واكتشاف رفض طعم أجنبي.

تاريخ موجز لزرع Xenotransplantation

في القرن السابع عشر ، أجرى جان بابتيست دينيس أول حالة تم الإبلاغ عنها لعمليات زرع الأعضاء (ونقل الدم) للبشر ، حيث نقل دم حمل إلى ذكر يبلغ من العمر 15- عامًا يعاني من الحمى 10. واصل دينيس بعد ذلك نقل الدم من الحملان والعجول ولكن مع نتائج متفاوتة ، لذلك حظرت البرلمانات الفرنسية والإنجليزية عمليات نقل الدم لعدة سنوات قادمة.

في عام 1838 ، أجرت Sharp-Kissam أول عملية زرع قرنية عن طريق زرع قرنية خنزير في عين رجل يبلغ من العمر 35- عامًا 11. في القرن التاسع عشر ، بدأ العلماء في استخدام طعوم جلدية من حيوانات مختلفة ، مثل الخنازير والأغنام والضفادع والحمام والدجاج ، كضمادات بيولوجية 12 وترقيع جلدي الأبقار كضماد للجلد.

في القرن العشرين ، حاول فورونوف "تجديد شباب" الرجال المسنين من خلال إجراء عدة عمليات زرع خصية للشمبانزي والبابون 14 بزعم زيادة مستويات الطاقة لدى المرضى. في الستينيات من القرن الماضي ، أجرى Reemtsma 13 عملية زرع كلى من الشمبانزي إلى إنسان ، فشل معظمها في غضون 4-8 أسابيع بسبب الرفض أو العدوى ، باستثناء واحدة استمرت لمدة 9 أشهر مع عدم وجود علامات رفض في تشريح الجثة.

تم إجراء أول عملية زرع للقلب في عام 1964 بواسطة هاردي بقلب شمبانزي ، والذي كان صغيرًا جدًا وفشل في غضون ساعتين 14. خلال نفس الحقبة ، أجرى Starzl أول عملية زرع كبد تم الإبلاغ عنها بنجاح محدود. ومع ذلك ، بعد إدخال tacrolimus (مثبط مناعي قوي) ، أجرى عمليتي زرع كبد من بابون إلى إنسان ، مع بقاء مريض واحد على قيد الحياة لمدة 70 يومًا. ارتفاع معدل الإصابة بداء السكري من النوع -1 وأوجه التشابه بين التأمل المحفز بالأنسولين والخنازير لفائدة عملية زرع الأعضاء الجزيرية 14. وهكذا ، في عام 1993 ، أجرى Groth وزملاؤه 17 أول عملية زرع أجنبي للجزيرة من خنزير إلى إنسان ولكن لم يحددوا أي فائدة إكلينيكية.

Xenoantigens والوراثة

التعديلات

تم إعاقة المحاولات الأولية لزرع xenotransplants من الخنازير إلى الإنسان عن طريق إنتاج الأجسام المضادة ضد مستضد الجالاكتوز -1 ، 3- الجالاكتوز (غال). يتم توجيه ما يقرب من 1 في المائة من الأجسام المضادة البشرية التي تحدث بشكل طبيعي ضد حاتمة Gal وهي مسؤولة عن HAR لأعضاء الخنازير المروية بدم الإنسان. أدى اكتشاف حاتمة Gal في الخنازير إلى اختبار تعبيرها في أنواع الحيوانات المختلفة. في عام 1988 ، أظهر جاليلي وزملاؤه 19 أن الجسم المضاد لـ Gal يرتبط بخلايا نواة مختلفة من الثدييات غير الرئيسية ، والحيوانات الأولية ، وقرود العالم الجديد ، في حين أن الخلايا الليفية للبشر ، والقردة ، وقرود العالم القديم تشير إلى عدم وجود تعبير غال.

أدت التطورات في مجال التحرير الجيني بعد ذلك إلى تطوير خنازير معدلة وراثيًا للتغلب على الرفض المناعي 1 ، وأبرزها خنازير Gal-knockout (GKO) متغايرة الزيجوت في عام 2002 وخنازير GKO متجانسة الزيجوت في عام 2003. قلوب الخنازير في قرود البابون لمدة 2-6 أشهر ومنعت HAR21 ، لكنها لم تكن كافية للتهرب تمامًا من الجهاز المناعي ، مما أدى إلى تحديد حلقتين إضافيتين غير محصنتين كأهداف للأجسام المضادة: NeuGc و SDa. ربما لعبت هذه الأجسام المضادة دورًا رئيسيًا في رفض زرع الكلى من الخنازير المستنفدة للغال إلى البشر. وجد آدمز وزملاؤه 24 أن القضاء على كلٍ من جينات Gal و SDa يطيل بقاء الكسب غير المشروع حتى 435 يومًا في عمليات زرع الخنزير إلى الرئيسيات. بشكل جماعي ، تشكل الأجسام المضادة Gal و NeuGc و SDa أكثر من 95 في المائة من الأجسام المضادة المتكونة ضد خلايا الخنازير وقد تمثل عقبات رئيسية أمام تقدم زرع xenotransplantation السريري.

ومع ذلك ، كشفت الدراسات الناشئة التي أجريت على الخنازير مع خروج المغلوب Gal و NeuGc و SDa أن اعتلالات التخثر التي يسببها الزرع تعيق أيضًا نجاح زرع xenotransplantation وأن الإفراط في التعبير عن البروتينات المنظمة للتخثر البشري في المتبرعين بالحيوانات قد يحل هذه المشكلة. لذلك ، أصبح أحد الأهداف الرئيسية للتعديل الجيني هو تنظيم ضعف التخثر لدى متلقي الكسب غير المشروع ، مثل الثرومبومودولين (TBM). فشل Porcine TBM في التفاعل بنجاح مع الثرومبين البشري ، مما يؤدي إلى حالة مؤيدة للتخثر. الأهم من ذلك ، وجد Miwa وزملاؤه 27 أن التعبير عن TBM البشري في الخلايا البطانية الأبهرية الخنازير ينظم بنجاح التخثر في البلازما البشرية ويثبط تنشيط المكمل الناجم عن الأجسام المضادة. علاوة على ذلك ، فإن العلاج بالأجسام المضادة جنبًا إلى جنب مع التعبير عن TBM البشري يمنع الرفض الخلطي وعدم تنظيم التخثر ويزيد من بقاء الكسب غير المشروع بعد 900 يوم في عمليات زرع القلب من الخنزير إلى البابون.

هدف مرشح آخر جذاب للتحوير الجيني هو مستقبل البروتين C البطاني (EPCR). على الرغم من أن EPCR الخنزير متوافق مع البروتين البشري C26 ، وجد Iwase et al. ارتباطًا إيجابيًا قويًا بين تقليل تراكم الصفائح الدموية البشرية والتعبير عن EPCR البشري في الخلايا البطانية الخنازير. أخيرًا ، أظهر ويلر وزملاؤه 30 أن التعبير عن CD39 البشري ، الذي يحلل ATP و ADP ويمنع تكوين الجلطة ، يمنع الإصابة بنقص تروية عضلة القلب / إصابة إعادة التروية في الخنازير المعدلة وراثيًا.

كما تتم دراسة التعديلات الجينية الأخرى في محاولة لاستهداف مسارات رفض طعم xenograft الخلوية (CXR). على سبيل المثال ، نظرًا لعدم توافق SIRP البشري مع CD47 الخنازير (تمت مناقشته لاحقًا في المقالة) ، استخدم Tena et al. 31 الخلايا المكونة للدم من الخنازير التي تعبر عن CD47 البشري ، مما زاد بشكل كبير من التكوّن الوهمي في نخاع العظام البشري. أدى التعبير عن CD47 البشري أيضًا إلى بقاء طعوم جلد الخنزير على قردة البابون لفترات طويلة ، مع عدم ظهور حالة واحدة علامات الرفض الحاد لمدة 53 يومًا. في الختام ، تعد التعديلات الجينية أساسية للنجاح في انتقال زرع الأعضاء إلى الإعدادات السريرية.

تحريض التسامح في زراعة الأعضاء

يحتاج متلقو الكسب غير المشروع إلى مزيج من العلاج المكثف المثبط للمناعة ، وقد فشلت المحاولات المختلفة لتقليل الجرعة. ومن ثم ، فإن استراتيجيات تحفيز التسامح قيد التطوير حاليًا لإطالة فترات بقاء الكسب غير المشروع ، وفي النهاية ، وقف العلاج المثبط للمناعة. حاليًا ، يعتبر زرع الغدة الصعترية من المتبرعين الطريقة الأكثر فعالية لتحقيق التسامح في زرع الأعضاء. أظهرت الدراسات فترات بقاء الكسب غير المشروع الكلوي من الخنازير إلى البابون لفترات طويلة لأكثر من 6 أشهر بعد زرع GKO للكلية والغدة الصعترية. في البشر ، زرع مونتجومري وزملاؤه 6 الغدة الصعترية الخنازير GKO والكلى في مريضين ميتين دماغياً ؛ ومع ذلك ، كانت فترة المتابعة أقصر من أن تؤكد الغدة الصعترية آثارها. ومع ذلك ، كانت الغدة الصعترية قادرة على إعادة تكوين الأوعية الدموية والحفاظ على الهندسة المعمارية الطبيعية.

إن خيمر نخاع العظم المختلط (MBMW) ، والذي يتضمن إنتاج كل من الخلايا الجذعية المكونة للدم والمتبرع من قبل المتلقي بعد أنظمة زرع الخلايا الجذعية غير النقوية ، قد سمح بإجراء عمليات زرع خيفي بغض النظر عن حواجز HLA. على الرغم من نجاح MBMW في نماذج الخنزير إلى الفأر ، إلا أن تكرار مثل هذه النتائج كان صعبًا في دراسات الخنزير إلى الرئيسيات. على سبيل المثال ، أظهر Liang et al. 38 أن 10 بالمائة فقط من MBMW من الخنازير إلى البابون قد أدت إلى نقش ناجح ، مع فشل التطعيم المرتبط بزيادة مستويات مضادات الغلوبولين المناعي GG بعد الزرع. بشكل عام ، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لتحديد فعالية زرع الغدة الصعترية و MBMW في إحداث التسامح.

النتائج النسيجية والنظامية لرفض طعم أجنبي

في غضون دقائق إلى ساعات من زرع الكسب غير المشروع ، يتم تدمير الطعم xenograft بواسطة HAR ، وهي عملية تتم بوساطة الأجسام المضادة Gal الموجودة مسبقًا. يؤدي ارتباط هذه الأجسام المضادة إلى تنشيط المسار التكميلي ، مما يؤدي إلى تحلل الخلايا البطانية 1. بشكل خاص ، لسبب غير معروف ، تكون تأثيرات استنفاد الأجسام المضادة وتثبيط المكمل أكثر فعالية بشكل عام في عمليات زرع القلب والكلى من عمليات زرع الرئة والكبد. على عكس أنواع الرفض الأخرى ، لا تظهر الطعوم أي وظيفة عندما تخضع لـ HAR39. من الناحية النسيجية ، تتميز هذه العملية بالنزيف الهائل والمكمل ، والغلوبولين المناعي ، وترسب الفيبرين 39.

يمكن بدء رفض طعم أجنبي خلطي حاد (AHXR) ، المعروف أيضًا باسم رفض طعم أجنبي متأخر ، عن طريق الأجسام المضادة التي تحدث بشكل طبيعي أو الأجسام المضادة التي تشكلت بعد التحسس بواسطة الكسب غير المشروع. في الحالة الأخيرة ، قد يتم توجيه الأجسام المضادة ضد مستضدات Gal أو غير Gal ، مثل NeuGc و SDa39. من الناحية النسيجية ، هذه العملية تشبه HAR ؛ ومع ذلك ، قد يكون النخر وتسلل الخلايا المحببة عبر الأوعية الدموية موجودًا 39.

أخيرًا ، قد يحدث CXR بعد فترة زمنية كبيرة بعد زرع xenotransplantation. على عكس HAR و AHXR ، لا يتم ملاحظة ترسبات النزف والفيبرين والغلوبولين المناعي. يمكن رؤية الترسيبات التكميلية ولكنها عادة ما تكون منخفضة الكثافة 39. سيتم وصف الآليات الكامنة وراء CXR في القسم التالي.

من الناحية الجهازية ، هناك ثلاثة مضاعفات تميز متلقي طعم أجنبي: الأمراض المناعية المعقدة ، واعتلال التخثر ، والالتهابات. نظرًا للدور البارز للأجسام المضادة في رفض طعم أجنبي ، يمكن رؤية الترسبات المعقدة المناعية في العديد من الأعضاء المتلقية. بعد زرع الخنازير إلى البابون ، اكتشف Holzknecht وزملاؤه 42 رواسب من البابون C3 وعامل الخنازير فون ويلبراند في الطحال والكبد من متلقي الرئة. ومن المثير للاهتمام أن قرود البابون التي استقبلت قلوب الخنازير والكلى لم تظهر مثل هذه الترسبات. تم العثور أيضًا على رواسب من الجرذان IgG و IgM في الكبيبات للفئران المتلقية بعد زراعة الكبد من الهامستر إلى الفئران.

نظرًا لاعتلال التخثر الضار الذي لوحظ في متلقي الزرع ، قد يتطور اعتلال الأوعية الدقيقة الخثاري (TMA) كمضاعفات قاتلة بعد الزرع مما يؤدي إلى تجلط الدم داخل الأوعية وإصابة نقص تروية. باختصار ، يتطور متلقو الكسب غير المشروع بسرعة إلى نقص الصفيحات ، ويطورون البلهارسيا ، ويتواجدون بمستويات عالية من اللاكتات ديهيدروجينيز. مع تطور TMA ، قد يتطور اعتلال التخثر الاستهلاكي الجهازي مما يؤدي إلى وفاة المتلقي. ومع ذلك ، يمكن حل هذه المشكلة من خلال الاستئصال السريع لطعم xenograft ، مما يثبط استهلاك المزيد من عوامل التخثر ويحسن بقاء المتلقي.

أخيرًا ، يعد الانتقال المحتمل لمسببات الأمراض مصدر قلق كبير في زراعة الأعضاء. يمكن تقسيم مسببات أمراض الخنازير عمومًا إلى أربع فئات: مسببات الأمراض التي تصيب البشر الأصحاء ، ومسببات الأمراض التي تصيب متلقي الزراعة البشرية ، ومسببات الأمراض التي تشبه تلك الخاصة بالمتلقي المزروع من البشر ، ومسببات الأمراض الخاصة بالخنازير. ارتبطت مسببات الأمراض من الفئة الثالثة ، مثل الفيروس المضخم للخلايا (PCMV) والفيروس الغدي للخنازير ، بمضاعفات متلازمية في متلقي طعم أجنبي للخنازير وغير البشرية. على سبيل المثال ، يعد PCMV مسؤولاً عن التخثر المنتشر داخل الأوعية الدموية ، والبيلة الدموية ، وتقليل أوقات بقاء الكسب غير المشروع في عمليات زرع الخنازير إلى البابون.

تعد مسببات الأمراض الخاصة بالخنازير ، مثل الفيروسات القهقرية الذاتية للخنازير (PERVs) ، مجالًا متزايدًا للقلق بسبب المخاطر المحتملة للانتقال الصامت والتغيرات الجينية.

تتكامل PERVs مع جينوم الخنازير ويمكن تصنيفها على أنها PERV-A و PERV-B و PERV-C49. يوجد PERV-A و PERV-B في جميع أنواع الخنازير ، بينما يوجد PERV-C فقط في الأنواع المختارة. أظهر المؤتلف PERV-A / C ، الذي يتميز بتكرار عيار عالي ، القدرة على إصابة الخلايا البشرية. وبالتالي ، يوصى بفحص وجود PERV-C واستخدام الخنازير المانحة الخالية من الفيروس فقط. حتى الآن ، لا توجد أدبيات تصف PERVs في نماذج ما قبل السريرية من الخنزير إلى الرئيسيات وعمليات الزرع السريرية في البشر ، ومع ذلك قد يكتمل تعطيل الفيروسات باستخدام التعديلات الجينية إذا لزم الأمر. في الختام ، من الضروري إجراء مزيد من الدراسة للآليات التي تتجاوز المضاعفات المميتة للتحليل الحراري الميكانيكي (TMA) واعتلال التخثر الاستهلاكي وتطوير فحوصات فحص للكائنات المعدية المحتملة.

دور المناعة الخلوية في رفض Xenogeneic

تشمل الاستجابات المناعية بعد زرع الأعضاء كلاً من الأنظمة التكيفية الفطرية والمناعة 1. على الرغم من أن الخلايا الرئيسية المشاركة في رفض الطعم الخيفي هي الخلايا اللمفاوية التائية السامة للخلايا ، فإن تفاعلات الطعم الخارجي تنشط في المقام الأول العدلات والخلايا القاتلة الطبيعية (NK) والضامة. تتسلل العدلات بسرعة إلى الطعوم الخلوية والعضوية. عند التنشيط ، تطلق العدلات مصائد خارج الخلية للعدلات (NETs) ، وهي هياكل شبكية تسبب الضرر من خلال توليد أنواع مؤكسدة تفاعلية (ROS) ، وإطلاق إنزيمات الجهاز الهضمي. علاوة على ذلك ، تتعرف البلاعم على الشبكات على أنها أنماط جزيئية مرتبطة بالتلف (DAMPs) تتسبب في إطلاق السيتوكينات وعلامات الالتهاب (الشكل 1 أ).

أبلغت العديد من الدراسات عن تسلل خلايا NK داخل طعم أجنبي ، مما يشير إلى تورطها في رفض طعم أجنبي. تحفز هذه الخلايا على الرفض إما عن طريق السمية الخلوية المباشرة أو السمية الخلوية المعتمدة على الجسم المضاد (ADCC). يتم تنظيم المسار المباشر بإحكام عن طريق تحفيز وتثبيط المستقبلات. ترتبط المستقبلات المحفزة للـ NK ، مثل المجموعة القاتلة الطبيعية -2 D (NKG2D) وبروتين UL الخنازير 16- الرابط -1 (pULBP -1) ​​بروابط الخنازير NKp44 و جزيء غير معروف ، على التوالي 57،58 ، مما يؤدي إلى إطلاق الحبيبات اللايتية مثل الجرانزيمات والبيرفورين (الشكل 1 ب). على العكس من ذلك ، فإن تثبيط المستقبلات ، والمستقبلات القاتلة الشبيهة بالغلوبولين المناعي (KIR) ، والنسخة الشبيهة بالغلوبولين المناعي -2 (ILT2) ، و CD94 ، لا تتعرف بسهولة على مستضد كريات الدم البيضاء للخنازير -1 (SLA1) ، التوافق النسيجي الرئيسي للخنازير جزيء -1 معقد ، يخفف من تثبيط NK في xenografts58. في مسار ADCC ، يتم التعرف على الأجسام المضادة المترسبة على سطح خلايا طعم أجنبي بواسطة الخلايا القاتلة الطبيعية عبر التفاعلات مع FcRs1. عند التنشيط ، تطلق الخلايا القاتلة الطبيعية الجرانزيمات والبيرفورين ، مما يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج للخلايا المستهدفة. علاوة على ذلك ، تتعرف خلايا NK على الأجسام المضادة لـ SLA1 ، وتنشط مسار ADCC (الشكل 1C).

كما تورطت البلاعم في رفض الطعوم الخلوية وترقيع الأعضاء. أظهر بيترسون وزملاؤه 61 أن xenogeneic Gal هو رابط مباشر للخلايا الوحيدة البشرية. بالإضافة إلى ذلك ، ترتبط المجمعات المناعية لخلايا الخنازير ذات الأجسام المضادة غير المتجانسة مثل الأجسام المضادة لـ Gal بمستقبل Fc (Fc R) وتنتج إشارة تنشيط. بمجرد تنشيطها ، تساهم الضامة في حلقة مفرغة من تدمير طعم أجنبي ، حيث يتم تنشيطها بواسطة الخلايا التائية ، وبالتالي تنشيط المزيد من الخلايا التائية. علاوة على ذلك ، تحفز الضامة السمية المباشرة للخلايا من خلال إنتاج السيتوكينات ، مثل عامل نخر الورم (TNF) - ، وإنترلوكين -1 (IL -1) ، و IL -6 (الشكل 1 د) 64 . فيما يتعلق بالتغذية المرتدة المثبطة ، يعد مسار البروتين التنظيمي للإشارة (SIRP-) -CD47 منظمًا مهمًا لنشاط البلاعم. لقد ثبت أن مسار CD47 ينظم توازن خلايا الدم الحمراء والصفائح الدموية والخلايا الجذعية المكونة للدم. تم التعرف على CD47 من قبل SIRP-a كإشارة "لا تأكل" ، وبالتالي تثبيط نشاط البلعمة ، وهي إشارة تستخدمها الخلايا السرطانية للتهرب من المراقبة المناعية. ومع ذلك ، أبلغ وانج وزملاؤه 67 عن عدم توافق بين الأنواع مع CD47 بعد زرع الأعضاء ، مما يؤدي إلى تثبيط غير فعال للخلايا الضامة.

كما هو الحال في زرع الطعم الخيفي ، يتم التوسط في تنشيط الخلايا التائية في رفض طعم أجنبي من خلال المسارات المباشرة وغير المباشرة. من خلال المسار المباشر ، تؤدي التفاعلات بين مجمعات SLA -1 و -2 مع مستقبلات الخلايا التائية إلى تنشيط الاستجابة المناعية التكيفية ضد طعم أجنبي (الشكل 1E) 1. في المسار غير المباشر ، يؤدي تقديم المستضدات xenogeneic بواسطة الخلايا المتلقية إلى تنشيط CD4 بالإضافة إلى الخلايا التائية ، مما يحرض سلسلة من إنتاج الأجسام المضادة وتنشيط الخلايا البائية (الشكل 1F) 1. أخيرًا ، تعمل السيتوكينات المنتجة من خلال هذه الآلية على تعزيز السمية الخلوية للخلايا NK والضامة بشكل كبير.

كما ذكرنا أعلاه ، تلعب الخلايا البائية دورًا في رفض الطعوم الخارجية. أدى استنفاد الخلايا البائية إلى زيادة وقت البقاء على قيد الحياة بمقدار 8 أشهر بعد زراعة القلب من الخنازير إلى قردة البابون ، مما يشير إلى الدور المهم للخلايا البائية في رفض زرع الأعضاء ، على وجه التحديد ، تأخير رفض زرع الأعضاء. تنتج الخلايا البائية الجسم المضاد لـ Gal الذي يستهدف مستضدات Gal المعبر عنها في أنسجة الخنازير وترتبط بمستضدها ، مما يؤدي إلى تكوين معقد. في الواقع ، يؤدي استنفاد الجسم المضاد لـ Gal إلى نتائج أكثر ملاءمة ، مما يزيد من تورط الخلايا B في رفض زرع xenotransplants71-73. لم يتم تحديد الخصائص المظهرية للمجموعات السكانية الفرعية المنتجة للأجسام المضادة لـ Gal في البشر. 72. أظهرت إحدى الدراسات أن الخلايا B الطحالية تنتج أجسامًا مضادة لـ Gal ، في حين أن الخلايا البريتونية لا تنتج أجسامًا مضادة ، على الرغم من أنها تعبر عن مضادات - مستقبلات غال 73. بشكل قاطع ، يلعب كل من الجهاز المناعي الفطري والتكيفي دورًا مهمًا في رفض زرع الأعضاء.

المؤشرات الحيوية لرفض Xenograft

يؤدي الافتقار إلى التوحيد القياسي بين الأساليب المستخدمة لرصد رفض الطعم الخارجي إلى الحاجة الماسة إلى تحديد العلامات التي يمكن استخدامها لتشخيص الرفض والتنبؤ به 8. كما هو مدرج في الجدول 1 ، لاحظ مونتغمري وزملاؤه 6 ترسيب C4d البؤري في 54 ساعة بعد زراعة الكلى من خنزير إلى إنسان ولكن لا توجد مؤشرات نسيجية أو مناعية مهمة أخرى للإصابة بوساطة الجسم المضاد. وجد Zhou وزملاؤه 8 أيضًا أن CD68 بالإضافة إلى الضامة وبعض خلايا CD3 بالإضافة إلى الخلايا التائية تسللت إلى طعوم أجنبيّة في نماذج من الخنزير إلى الفأر في اليوم الثالث بعد الزرع.

بالنظر إلى أن الخلايا القاتلة الطبيعية هي نوع رئيسي من الخلايا المتسللة المحددة في xenografts 51،56،81 ، استخدم Lin et al. 74 علامات مثل NK1.1 و DX5 لتحديد خلايا NK في نماذج الخنزير إلى الفأر. باستخدام اختبار ADCC المعدل ، وجد تشين وزملاؤه 76 أن مستقبلات الرنا المرسال -2 (TLR2) والبروتين تم تنظيمها أيضًا في الخلايا البطانية للشريان الحرقفي الخنازير بعد التعرض لمصل الإنسان. علاوة على ذلك ، زادت أيضًا مستويات الكيماويات الكيميائية المؤيدة للالتهابات CCL2 و CXCL8 من خلال مسار TLR 2- بوساطة 76. تشير هذه النتائج إلى أن الحصار المفروض على TLR2 قد يطيل بقاء طعم xenograft.

قد تتسبب خزعات الكسب غير المشروع في حدوث عدوى أو تندب أو تحفز الرفض عن طريق تنشيط المناعة بعد الإصابة. لذلك ، من المهم تحديد علامات الرفض غير الغازية للتطبيق في زرع xenotransplantation السريري. اكتشف مونتغمري وزملاؤه 6 أجسامًا مضادة IgM و IgG موجهة ضد مستضدات غير - - Gal في مصل مرضى زراعة الكلى من خنزير إلى إنسان. نظرًا لأن IgM محصور في حيز الأوعية الدموية ، فإن إزالته عبر فصادة البلازما يمكن ، نظريًا ، دمجها في تجارب زرع الأعضاء المستقبلية التي تشمل البشر.

يتم إطلاق الحمض النووي المتداول عند موت الخلايا أو موت الخلايا المبرمج ، والتي تعتبر نتائج كلاسيكية في زرع الأعضاء 8. يعكس إطلاق الحمض النووي الخاص بالخنازير (cDNA) تسلل الخلايا المناعية في الكسب غير المشروع ويسبق إنتاج الأجسام المضادة IgM / IgG المضادة للخنازير في نماذج من الخنزير إلى الفأر. علاوة على ذلك ، قدم cpsDNA أيضًا نتائج مماثلة في القرود ، مما يشير إلى الجدوى المحتملة في الإعدادات السريرية. وبالمثل ، ترتبط مستويات الحمض النووي الخالي من الخلايا (cfDNA) أيضًا بإصابة الأنسجة في نماذج طعم أجنبي 77.

في حين أن البيانات المتعلقة بـ microRNAs الخاصة بالأعضاء (miRNA) في عمليات زرع xenotransplants لا تزال محدودة ، فقد أظهرت استخدامًا واعدًا كمؤشرات حيوية للرفض. في نموذج خنزير مصاب بالفشل الكبدي الحاد ، ارتبطت مستويات البلازما المتلقية للعديد من miRNAs المشتقة من الخنازير ، بما في ذلك ssc-miR -122 و ssc-miR -192 و ssc-miR -124-1 82 مع إصابات في الكبد والكلى والدماغ على التوالي. يتم حفظ معظم miRNAs بين الأنواع ، مما يحد من استخدامها في مجال زرع الأعضاء. ومع ذلك ، فإن بعض الجزيئات الدقيقة ، مثل SSC-miR -199 الخاص بالخنازير ، يمكن أن تكون مفيدة حيث يمكن تمييزها عن نظيرتها البشرية ويتم التعبير عنها في الكبد والقلب والرئة.

لاحظت إحدى الدراسات أيضًا زيادة مستويات miR -146 a و miR -155 في عمليات زرع الأعضاء القلبية وقامت بتقييم تأثير العلاج المثبط للمناعة على تعبيرها في نماذج زرع القلب من الفئران إلى الفئران. مقارنةً بالحيوانات المثبطة للمناعة ، وجد Zhao وزملاؤه 79 انخفاضًا ملحوظًا في miR -146 مستويات وزيادة في تعبير miR -155 ، وهي التغييرات التي تؤدي إلى حالة مؤيدة للالتهابات لدى المتلقين. والجدير بالذكر أن miR -146 يلعب دورًا في تثبيط الحالات الالتهابية من خلال استهداف مسارات NF-B المختلفة ، كما تم الإبلاغ عن miRNA -155 كمحفز لتعبير TNF- 85. بشكل جماعي ، قد توفر هذه النتائج نظرة ثاقبة للاستخدام المحتمل للـ miRNAs كواسمات حيوية وأهداف للعلاج المناعي المتداخل للحمض النووي الريبي.

أبلغت دراسة حديثة أجريت على الرئيسيات غير البشرية أيضًا عن مستويات مرتفعة من مستويات C3 في الخلط المائي قبل الرفض. أخيرًا ، ترتبط النسب العالية من CD4 plus / CD8 بالإضافة إلى خلايا الدم بأوقات بقاء الكسب غير المشروع أقصر في عمليات زرع الجزر غير البشرية من خنزير إلى غير بشري 86. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لتقييم حساسية وخصوصية أي علامات مقترحة.

خاتمة

في ضوء النقص الأخير في الأعضاء ، يمكن أن توفر عملية زرع الأعضاء حلاً تشتد الحاجة إليه للمرضى الذين يحتاجون إلى زراعة أعضاء. من الناحية التاريخية ، كانت العقبة الرئيسية التي تواجه زرع الأعضاء من مصادر الخنازير هي وجود حاتمة Gal. ومع ذلك ، فقد سمح التعديل الجيني بتطوير نماذج خنازير خالية من هذه الحاتمة. لقد أدى هذا التقدم إلى إطالة بقاء طعم xenograft في البشر وألقى الضوء على حواتم أخرى ، مثل NeuGc و SDa ، والتي تحفز الرفض المناعي. وهكذا هدفت الدراسات إلى التعرف على آليات المناعة التي تؤدي إلى الرفض. تم التعرف على الخلايا القاتلة الطبيعية والبلاعم والخلايا التائية كلاعبين رئيسيين في الدور المحوري للجهاز المناعي في رفض الطعوم الغريبة

علاوة على ذلك ، تعتمد الطرق المستخدمة لتحديد رفض عمليات زرع الأعضاء على تلك المستخدمة في زرع الأعضاء بسبب نقص التوحيد القياسي. تبدو علامات الخلايا التائية ، مثل CD3 و CD4 و CD8 ، واعدة كعلامات رفض تنبؤية وتشخيصية. تم تحديد علامات الإصابة الخلوية ، مثل cpsDNA و cfDNA ، على أنها مؤشرات حيوية تنبؤية مبكرة للرفض. تم التعرف أيضًا على العديد من الحمض الريبي النووي الريبي كعلامات رفض وأهداف محتملة لتطوير استراتيجيات العلاج المناعي الجديدة. أخيرًا ، تم مؤخرًا استخدام الكشف عن الأجسام المضادة غير - - Gal IgG و IgM كعلامة لرفض زراعة الكلى من خنزير إلى إنسان. نظرًا للتطورات الأخيرة في هذا المجال ، قد يصبح زرع الأعضاء في النهاية خيارًا سريريًا قابلاً للتطبيق. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من التقدم للتغلب على مضاعفات TMA واعتلال التخثر الاستهلاكي. علاوة على ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لمقارنة العلامات المختلفة وتحديد علامة رفض "المعيار الذهبي" في زرع الأعضاء.

الموافقة الأخلاقية

هذه المخطوطة هي مقالة مراجعة ولا تتضمن أي قضايا أخلاقية. راجع جميع المؤلفين ووافقوا على النسخة النهائية للمخطوطة.

بيان حقوق الإنسان والحيوان

لم تشمل هذه الدراسة أي مواضيع بشرية أو حيوانية.

بيان الموافقة المستنيرة

لم تتضمن هذه المقالة أيًا من الأشخاص ، وبالتالي لا تنطبق الموافقة المستنيرة.

إعلان تضارب المصالح

أعلن المؤلف (المؤلفون) عن تضارب المصالح المحتمل التالي فيما يتعلق بالبحث والتأليف و / أو نشر هذه المقالة: الدكتور ليرمان هو مستشار لشركة AstraZeneca و CureSpec و Butterfly Biosciences و Beren Therapeutics و Ribocure Pharmaceuticals. أعلن المؤلفون أنه لا يوجد اختلاف في الاهتمامات.

التمويل

كشف المؤلف (المؤلفون) عن تلقي الدعم المالي التالي للبحث و / أو التأليف و / أو نشر هذه المقالة: تم دعم هذا العمل جزئيًا بأرقام منح المعاهد الوطنية للصحة: ​​DK120292 و DK122734 و HL158691 و AG062104.

مراجع

Lu T ، Yang B ، Wang R ، Qin C. Xenotransplantation: الوضع الحالي في البحث قبل السريري. الجبهة المناعية. 2020 ؛ 10: 3060.

2. Maeda A و Kogata S و Toyama C و Lo PC و Okamatsu C و Yamamoto R و Masahata K و Kamiyama M و Eguchi H و Watanabe M و Nagashima H وآخرون. الاستجابة المناعية الخلوية الفطرية في عملية زرع الأعضاء. الجبهة المناعية. 2022 ؛ 13: 858604.

3. إدارة الغذاء والدواء الأمريكية. زرع الأعضاء. 2021. تم الوصول إليه في 21 يونيو 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 - الوضع الحالي والآفاق. بر ميد بول. 2018 ؛ 125 (1): 5-14.

5. Groth CG. المزايا المحتملة لزرع الأعضاء من الخنزير إلى الإنسان: رأي جراح الزراعة. الهندي J أورول. 2007 ؛ 23 (3): 305-309.

6. مونتغمري آر إيه ، ستيرن جم ، لونرون بي ، تاتابودي في إس ، مانجيولا إم ، وو إم ، ويلدون إي ، لوسون إن ، ديترفيل سي ، ديتر آر إيه ، سوليفان بي ، إت آل. نتائج حالتين من حالات زرع الكلى من خنزير إلى إنسان. إن إنجل جي ميد. 2022 ؛ 386 (20): 1889-98.

7. Kuehn BM. تمثل أول عملية زرع قلب من خنزير إلى إنسان علامة فارقة في مجال زرع الأعضاء. الدوران. 2022 ؛ 145 (25): 1870–71.

8. Zhou M و Lu Y و Zhao C و Zhang J و Cooper DKC و Xie C و Song Z و Gao H و Qu Z و Lin S و Deng Y وآخرون. تعميم الحمض النووي الخاص بالخنازير كمؤشر حيوي جديد لرصد رفض طعم أجنبي. زرع الأعضاء. 2019 ؛ 26 (4): e12522.

9. تشان جيه إل ، محي الدين م. زرع القلب. زرع الأعضاء بالعملة. 2017 ؛ 22 (6): 549-54.

10. Roux FA ، Saï P ، Deschamps JY. عمليات نقل الدم ، الماضي والحاضر. زرع الأعضاء. 2007 ؛ 14 (3): 208-16.

11. سنايدر سي. ريتشارد شارب كيسام ، دكتوراه في الطب ، والبلاستيك الخزفي في الإنسان. قوس العيون. 1963 ؛ 70: 870-72.

12. Cooper DKC، Ekser B، Tector AJ. تاريخ موجز لزرع xenotransplant السريري. إنت J سورج. 2015 ؛ 23 (نقطة ب): 205-10.

13. Silvetti AN، Cotton C، Byrne RJ، Berrian JH، Fernandez Menendez A. دراسات تجريبية أولية لطعوم جلد الأجنة البقري. زرع الثور. 1957 ؛ 4 (1): 25-26.

14. كوبر DKC. تاريخ موجز لزرع الأعضاء عبر الأنواع. بروك. 2012 ؛ 25 (1): 49-57.

15. Wijkstrom M، Iwase H، Paris W، Hara H، Ezzelarab M، Cooper DKC. زرع الأعضاء الكلوية: التقدم التجريبي والآفاق السريرية. الكلى Int. 2017 ؛ 91 (4): 790-96.

For more information:1950477648nn@gmail.com