Implantasjonssensorer oppdager tidlige tegn på organavstøtning hos mus

En ny studie publisert i tidsskriftet Science Advances rapporterer at det mikroporøse stillaset fungerer som en minimalt invasiv overvåkingsmetode for å oppdage avstøting før transplantatsvikt i en musemodell.

Disse sensorene er det første skrittet mot å lage et verktøy som kan gi leger viktig tidlig informasjon om potensialet for organavstøtning hos transplantasjonspasienter.

Organtransplantasjon ledsages av aggressiv immunsuppresjon for å forhindre transplantatavstøtning. Imidlertid kan overdreven immunsuppresjon øke risikoen for å utvikle neoplasmer og opportunistiske infeksjoner, og utilstrekkelig immunsuppresjon kan føre til transplantatskade.

Tradisjonelt utføres transplantasjonsbiopsier for å vurdere effektiviteten av immunsuppresjon. Disse invasive biopsiene har imidlertid betydelig variasjon og er en etterslepende indikator på avstøting. For å oppdage avstøting før transplantatsvikt brukte et team av forskere fra University of Michigan et mikroporøst stillas som fungerer som en minimalt invasiv overvåkingsmetode.

Etter hjerte- eller hudtransplantasjon hos mus akkumuleres medfødte og adaptive immunceller i nisjeimplantater, og genuttrykksanalyser identifiserer biomarkører for akutt cellulær allograftavstøtning (ACAR) før kliniske tegn på transplantatsvikt oppstår.

Innledende studier ble utført med adoptiv overføring av T-celler til inkompatible allografter, noe som muliggjorde fokus på T-cellemediert avstøting, etterfulgt av valideringsstudier i villtypedyr. Nisjestrukturen tillater hyppig celleprøvetaking, og et panel av genetiske biomarkører skiller mus som avstøter allografter fra mus med friske transplantater.

«Studiet av overvåking av immunresponser har blitt spennende på grunn av fremveksten av immunterapier. Denne deteksjonen av en uønsket immunrespons har betydelige medisinske implikasjoner fordi man ofte ikke vet om en uønsket respons før et organ begynner å miste funksjon», sa Lonnie Shi, professor i biomedisinsk ingeniørfag ved University of Michigan og medforfatter av studien.

Den nye prosessen begynner med å implantere et porøst stillas under huden, hvor det utvikles vev i porene. Det utviklende vevet blir vaskularisert. Nettoeffekten er at blodårer passerer gjennom dette rommet, og immunceller sirkulerer gjennom dem.

Materialet fremkaller en fremmedlegemerespons, som fører til rekruttering av immunceller. Det er viktig å merke seg at disse cellene viser en vevsspesifikk fenotype, ikke en sirkulerende, noe som gjør at forskere kan overvåke vevsresponser over tid.

"Når immunforsvaret aktiveres i forbindelse med transplantatavstøtning, kan du se aktiverte immunceller på implantatet," sa Shi.

Evnen til å vurdere immunresponser i vev kan være et kraftig verktøy for forskere som studerer immunsystemet. Seriell analyse av celletranskriptomer kan oppdage potensiell organavstøtning med en minimalt invasiv biopsi i stedet for en transplantasjonsbiopsi med høyere risiko.

«Overlevelse av solide organtransplantater regnes som en av de viktigste prestasjonene innen moderne medisin, men vi overser ofte de aggressive terapiene som er nødvendige etter transplantasjon for å opprettholde sunne transplantater», sa Russell Urie, en postdoktor ved Institutt for biomedisinsk ingeniørfag ved University of Michigan.

«Disse implanterbare sensorene kan oppdage svært tidlige avstøtningsprosesser, noe som er et første skritt mot et verktøy for personlig tilpasset behandling etter transplantasjon og minimerer de invasive prosedyrene og de ødeleggende bivirkningene som transplantasjonsmottakere for tiden må tåle», la Uri til.

«Dette vil være spesielt viktig for organtransplantasjonsmottakere i barndommen og ungdomsårene, ettersom de må gjennomgå behandling og biopsier i flere tiår og til og med gjentatte transplantasjoner.»