Xenotransplantation: אתגרים נוכחיים ופתרונות מתעוררים

תַקצִיר

כדי לטפל במחסור המתמשך באיברים הזמינים להחלפה, נוסתה השתלת קסנו של לבבות, קרניות, עור וכליות. עם זאת, מכשול עיקרי העומד בפני השתלות קסנו הוא דחייה עקב מחזור של תגובות חיסוניות לשתל. למחזור זה תורמות גם מערכות חיסון אדפטיביות וגם מערכות חיסון מולדות, שבו תאי הורגים טבעיים, מקרופאגים ותאי T ממלאים תפקיד משמעותי. בעוד שהתקדמות בתחום העריכה הגנטית יכולה לעקוף חלק מהמכשולים הללו, עדיין יש צורך בסטנדרטיזציה של סמנים ביולוגיים לזיהוי ולניבוי דחיית קסנושתל. מספר סמנים של תאי T, כגון CD3, CD4 ו-CD8, שימושיים הן באבחון והן בחיזוי של דחיית xenograft. יתר על כן, עלייה ברמות של סמני DNA שונים במחזור ומיקרו-RNA מנבאת גם דחיית קסנושתל. בסקירה זו, אנו מסכמים את הממצאים האחרונים על ההתקדמות בהשתלת קסנו, תוך התמקדות בחזיר לאדם, תפקידה של חסינות בדחיית שתל קסנו וסמנים ביולוגיים שלו.

Xenotransplantation מתייחסת להשתלה של רקמות ביולוגיות או איברים ממין אחד למשנהו. דוגמאות נפוצות כוללות השתלה אנושית של לבבות וכליות מבעלי חיים כגון חזירים וקופים. עם זאת, השתלת קסנו מתמודדת פעמים רבות עם בעיית הדחייה החיסונית, כלומר, מערכת החיסון של הגוף תתקוף ותהרוג רקמות ואיברים ממקורות זרים, וכתוצאה מכך כשל בהשתלה.

כדי לפתור בעיה זו, מדענים בוחנים כל הזמן דרכים חדשות לשיפור שיעור ההישרדות של עצמים מושתלים. גישה אחת היא שימוש בחומרים חיסוניים כדי למנוע מהמערכת החיסונית של הגוף לתקוף את הקסנוגרפט. סוג זה של מדכא חיסון יכול לדכא תאי חיסון כגון תאי T במערכת החיסון האנושית, ובכך להפחית את ההתקפה על הגוף המושתל.

בנוסף, מדענים מנסים גם להשתמש בטכנולוגיית עריכת גנים כדי ליצור מודלים ספציפיים של בעלי חיים, כמו חזירים וקופים, המייצרים פחות מולקולות משטח התא הגורמות לדחייה חיסונית, ובכך מפחיתות את ההסתברות שמערכת החיסון של הגוף תתקוף שתל קסנו.

בסך הכל, למרות שהשתלת קסנו עדיין עומדת בפני אתגרים רבים, התקדמות מתמשכת של טכנולוגיה רפואית מודרנית מספקת אפשרויות חדשות להתגבר על בעיות אלו. מחקר ותרגול עתידיים ימשיכו לקדם את ההתקדמות והפיתוח של טכנולוגיית השתלת קסנו של בני אדם, ויספקו ליותר אנשים תקווה והזדמנויות ללידה מחדש. מנקודת מבט זו, עלינו לשפר את החסינות. Cistanche יכול לשפר משמעותית את החסינות, מכיוון שאפר בשר מכיל מגוון מרכיבים פעילים ביולוגית, כגון פוליסכרידים, שתי פטריות, Huangli וכו'. מרכיבים אלו יכולים לעורר את מערכת החיסון. סוגים שונים של תאים, מגבירים את פעילותם החיסונית.

לחץ על היתרונות הבריאותיים של cistanche

מילות מפתח

השתלת קסנו, דחייה חיסונית, סמנים ביולוגיים אבחנתיים, סמנים ביולוגיים מנבאים, עריכה גנטית, קסנואנטיגן, אינדוקציה של סובלנות.

מבוא

תוחלת החיים המשופרת של בני אדם בעשורים האחרונים הגדילה את השכיחות של מספר הולך וגדל של מחלות כרוניות1. היישום ההולך וגובר של השתלות איברים, המוצא האחרון והטיפול הסופי באי ספיקת איברים סופנית הביאו לפער בהיצע ובביקוש לאיברים כאלה1.

לכן, השתלת קסנו הפכה לפתרון מושך להתגבר על מכשול זה2. מינהל המזון והתרופות האמריקני מגדיר השתלת קסנו כ"כל הליך הכולל השתלה, השתלה או עירוי לנמען אנושי של או (א) תאים חיים, רקמות או איברים ממקור בעל חיים לא אנושי, או (ב) נוזלי גוף אנושיים, תאים, רקמות או איברים שהיו במגע ex vivo עם תאים, רקמות או איברים חיים שאינם אנושיים"3. נכון לעכשיו, שימוש ב-xenotransplant דווח בעיקר עבור הכליות, הלבבות, הכבדים, העור והקרניות4.

חזירים הם המין המועדף לקצור איברים להשתלת קסנו, שכן יש להם איברים דומים מבחינה אנטומית לבני אדם והם מתאימים לשינוי גנטי.

הם גדלים מאוד ולעתים קרובות נצרכים, ומפנים את הדרך להחלטה האתית להשתמש באיברי חזיר לטיפול במחלות אנושיות. למרות שהפערים הגנטיים בין בני אדם לחזירים גדולים מאלה של פרימטים, השימוש באיברי פרימט אינו בר קיימא מסיבות אתיות ומכיוון שרוב הפרימטים נחשבים בסכנת הכחדה.

יתר על כן, לאיברי פרימט יש סיכוי משמעותי לשאת וירוסים שיכולים להדביק בני אדם5. לפיכך, פותחו טכניקות של הנדסה גנטית כדי להפחית את ההבדלים הגנטיים של חזירים ובני אדם1, וסוללות את הדרך לשימוש באיברי חזיר להשתלות קסנו. ואכן, מחקרים עדכניים תיארו שני מקרים מוצלחים של השתלת כליה מחזירים בחולים מותי מוח6, ואחר דיווח על מקרה מוצלח של השתלת לב מחזיר לאדם7. פריצות דרך אלו סימנו אבן דרך גדולה בתחום השתלת הקסנו.

המכשול העיקרי העומד בפני השתלות קסנו הוא תגובות אימונולוגיות. למרות שהמנגנון מאחורי דחייה היפר-חריפה (HAR) ב-xenograft מוגדר היטב, המנגנונים של דחייה תאית חריפה אינם מובנים במלואם2. זיהוי המנגנונים מאחורי דחייה תאית בהשתלת קסנו עשויה להיות המפתח להישרדות ארוכה יותר של איברים שהושתלו קסנו. יתרה מזאת, שלא כמו השתלות אלו, קיים חוסר בנתונים על סמנים מנבאים ודיאגנוסטיים סטנדרטיים של השתלת קסנו8, שיכולים לאפשר מעקב צמוד אחר השתלות קסנו9.

במאמר זה נסקור בקצרה את ההיסטוריה של השתלת קסנו, קסנואנטיגנים המוצגים כמכשולים ושינויים גנטיים כדי להתגבר על מכשולים אלו. לבסוף, נדגיש את תפקידה של חסינות תאית המופעלת בתגובה להשתלת קסנו ונתאר את הסמנים החיסוניים המשמשים לניבוי וזיהוי דחיית קסנושתל.

היסטוריה קצרה של השתלת קסנו

במאה ה-17, המקרה המדווח הראשון של השתלת קסנו (ועירוי דם) לבני אדם נערך על ידי ז'אן-בטיסט דניס שעירוי דם של כבש לזכר בן 15-סובל מחום10. לאחר מכן, דניס המשיך לתת עירוי דם מכבשים ועגלים אך עם תוצאות משתנות, ולכן הפרלמנט הצרפתי והאנגלי אסרו על עירויים לכמה שנים קדימה10.

בשנת 1838, שארפ-קיסאם ביצעה את השתלת הקרנית הראשונה על ידי השתלת קרנית חזיר בעין של גבר בן 35-11. במאה ה-19 החלו מדענים להשתמש בהשתלות קסנו של עור מבעלי חיים שונים, כגון חזירים, כבשים, צפרדעים, יונים ותרנגולות, כתחבושות ביולוגיות12 והשתלות עור עובריות של בקר כחבישה לעור13.

במאה ה-20, וורונוף ניסה "להצעיר" גברים קשישים על ידי ביצוע כמה השתלות אשכים של שימפנזה ובבונים14, לכאורה, ובכך להעלות את רמות האנרגיה בחולים. בשנות ה-60, רימטסמה ביצעה 13 השתלות קסנו של שימפנזה לאדם, רובן נכשלו תוך 4-8 שבועות עקב דחייה או זיהומים, מלבד אחת שנמשכה 9 חודשים ללא סימני דחייה בנתיחה15.

השתלת קסנו הלב הראשונה בוצעה בשנת 1964 על ידי הרדי עם לב שימפנזה, שהיה קטן מדי ונכשל תוך כמה שעות14. במהלך אותו עידן, Starzl ביצעה את ההשתלות הראשונות שדווחו בכבד בהצלחה מוגבלת. עם זאת, לאחר הכנסת טקרולימוס (מדכא חיסון חזק), הוא ביצע שתי השתלות קסנו של כבד בבון לאדם, כאשר חולה אחד שרד 70 ימים14,16. השכיחות העולה של סוכרת מסוג-1 והדמיון בין חזיר לאינסולין אנושי הניעו הרהור על התועלת של השתלת קסנו של איים14. לפיכך, בשנת 1993, Groth et al.17 ערכו את השתלת הזנוזה הראשונה של חזיר לאי אדם אך לא זיהו שום תועלת קלינית.

קסנואנטיגנים וגנטי

שינויים

ניסיונות ראשוניים של השתלות קסנו של חזיר לאדם הובלו על ידי ייצור של נוגדנים נגד האנטיגן גלקטוז-1,3-גלקטוז (Gal)18. בערך 1 אחוז מהנוגדנים האנושיים המופיעים באופן טבעי מכוונים נגד האפיטופ גל ואחראים על ה-HAR של איברי חזיר המשולבים בדם אנושי18. גילוי האפיטופ גל בחזירים הוביל לבדיקת ביטויו במיני בעלי חיים שונים. בשנת 1988, גלילי וחב' 19 הדגימו שהנוגדן האנטי-Gal נקשר לתאים בעלי גרעין שונים של יונקים שאינם פרימטיים, פרוזמים וקופי עולם חדש, בעוד שפיברובלסטים של בני אדם, קופים וקופי העולם הישן לא הצביעו על ביטוי גל.

ההתקדמות בתחום העריכה הגנומית הובילה אז לפיתוח של חזירים מהונדסים גנטית כדי להתגבר על דחייה חיסונית1, בעיקר החזירים ההטרוזיגוטים Gal-knockout (GKO) בשנת 2002 וחזירי GKO הומוזיגוטים בשנת 200320. חיסולו של גל הגדיל את ההישרדות לבבות חזיר בבובונים במשך 2-6 חודשים ומנעו HAR21, אך לא הספיקו כדי לחמוק לחלוטין ממערכת החיסון6, מה שהוביל לזיהוי של שני אפיטופים נוספים שאינם גל כמטרות של נוגדנים: NeuGc ו-SDa22,23. נוגדנים אלה עשויים למלא תפקיד מפתח בדחיית השתלת קסנו של כליה מחזירים מדולדלים של גל לבני אדם6. Adams et al.24 מצאו כי חיסול הגנים של Gal ו-SDa האריך את הישרדות השתל עד 435 ימים בהשתלות חזיר לפרימאט. ביחד, נוגדני Gal, NeuGc ו-SDa מהווים יותר מ-95 אחוזים מהנוגדנים הנוצרים נגד תאי חזיר22,25 ועשויים להוות מכשולים עיקריים לקידום השתלת קסנו הקלינית.

עם זאת, מחקרים מתפתחים בחזירים עם נוק-אאוט של Gal, NeuGc ו-SDa חשפו כי קרישיות הנגרמות על ידי השתלה פוגעות גם בהצלחת השתלת קסנו וכי ביטוי יתר של חלבוני וויסות קרישה אנושיים אצל תורמי בעלי חיים עשוי לפתור בעיה זו1. לכן, אחת המטרות העיקריות של אפנון גנטי הפכה לוויסות חוסר תפקוד הקרישה אצל מקבלי שתל, כגון thrombomodulin (TBM). TBM חזירי לא מצליח ליצור אינטראקציה מוצלחת עם תרומבין אנושי, מה שמוביל למצב פרו-קרישה26. חשוב לציין, Miwa et al.27 מצאו שביטוי של TBM אנושי בתאי אנדותל אבי העורקים חזירים מווסת בהצלחה קרישה בפלזמה אנושית ועיכבה הפעלת משלים הנגרמת על ידי נוגדנים. יתרה מכך, טיפול בנוגדנים בשילוב עם ביטוי של TBM אנושי מונע דחייה הומורלית וחוסר ויסות קרישה ומגביר את הישרדות השתל מעבר ל-900 יום בהשתלות לב מחזיר לבובון28.

יעד מועמד אטרקטיבי נוסף עבור אפנון גנטי הוא קולטן האנדותל חלבון-C (EPCR). למרות שה-EPCR של החזיר תואם לחלבון אנושי-C26, Iwase et al.29 מצאו מתאם חיובי חזק בין הפחתת צבירה של טסיות דם אנושיות לבין הביטוי של EPCR אנושי בתאי אנדותל אבי העורקים של חזיר. לבסוף, Wheeler et al.30 הראו שביטוי של CD39 אנושי, אשר מבצע הידרוליזה של ATP ו-ADP ומונע היווצרות פקקת, מנע פגיעה באיסכמיה/פרפוזיה של שריר הלב בחזירים מהונדסים.

שינויים גנטיים אחרים נחקרים גם הם בניסיון למקד את מסלולי דחיית הקסנושתל הסלולרי (CXR). לדוגמה, עקב חוסר ההתאמה של SIRP ו-Cd47 של חזיר (על כך נדון בהמשך המאמר), Tena et al.31 השתמשו בתאים המטופואטיים של חזיר המבטאים CD47 אנושי, מה שהגדיל באופן משמעותי את כימריזם ההשתלה במח העצם האנושי. ביטוי של CD47 אנושי הוביל גם להישרדות ממושכת של השתלות עור חזיר על בבונים, כאשר מקרה אחד לא הראה סימנים של דחייה חריפה במשך 53 ימים32. לסיכום, שינויים גנטיים הם המפתח למעבר מוצלח של השתלת קסנו למסגרות קליניות.

אינדוקציית סובלנות בהשתלת קסנו

מקבלי השתלות זקוקים לשילוב של טיפול מדכא חיסון אינטנסיבי, וניסיונות שונים להפחית את המינון כשלו33. לפיכך, אסטרטגיות מעוררות סובלנות נמצאות כעת בפיתוח כדי להאריך את זמני ההישרדות של השתל ובסופו של דבר להפסיק טיפול מדכא חיסון34. נכון לעכשיו, השתלת thymic תורם היא השיטה היעילה ביותר להשגת סובלנות ב-xenotransplantation34. מחקרים הוכיחו זמני הישרדות ממושכים של השתלת כליה חזיר לבובון של יותר מ-6 חודשים לאחר השתלת כליות ותימוס חזירים של GKO35,36. בבני אדם, Montgomery et al.6 השתילו את התימוס החזירי של GKO וכליה בשני חולים מותי מוח; עם זאת, תקופת המעקב הייתה קצרה מכדי שהתימוס יוכל לטעון את השפעותיו. אף על פי כן, התימוס הצליחו לבצע מחדש את כלי הדם ושמרו על ארכיטקטורה נורמלית.

כימריות מח עצם מעורבת (MBMW), הכוללת ייצור של תאי גזע תורם ותאי גזע עצמית על ידי הנמען לאחר משטרי השתלת תאי גזע לא מיאלואבלטיביים, אפשרה השתלות אלוגניות ללא קשר למחסומי HLA34. למרות ש-MBMW מצליח במודלים של חזיר לעכבר, השכפול של תוצאות כאלה היה קשה במחקרי חזיר לפרימט34,37. לדוגמה, Liang et al.38 הוכיחו שרק 10 אחוזים מה-MBMW של חזירים לבובון הביאו להשתלה מוצלחת, כאשר כישלון בהשתלה קשור לעלייה ברמות אנטי-לא-Gal IgG לאחר ההשתלה. בסך הכל, נדרשים מחקרים נוספים כדי לקבוע את היעילות של השתלת תימוס ו-MBMW בהשראת סובלנות.

תוצאות היסטולוגיות וסיסטמיות של דחיית Xenograft

תוך דקות עד שעות מהשתלת השתל, הקסנוגרפט מושמד על ידי HAR, תהליך המתווך על ידי נוגדני גל קיימים1. הקישור של נוגדנים אלה מוביל להפעלת מסלול משלים, הגורם להתמוגגות של תאי אנדותל1. יש לציין, מסיבה לא ידועה, ההשפעות של דלדול נוגדנים ועיכוב משלים יעילות יותר בהשתלות לב וכליה מאשר השתלות ריאות וכבד39-41. בניגוד לסוגי דחייה אחרים, השתלים אינם מראים פונקציונליות כאשר הם עוברים HAR39. מבחינה היסטולוגית, תהליך זה מאופיין בדימום מסיבי ומשלים, אימונוגלובולינים ופיברין 39.

דחיית קסנושתל חריפה (AHXR), הידועה גם בשם דחיית קסנושתל מושהית, יכולה להיות יזומה על ידי נוגדנים טבעיים של גל או נוגדנים שנוצרו לאחר רגישות על ידי השתל39. במקרה האחרון, הנוגדנים עשויים להיות מכוונים נגד אנטיגנים של Gal או שאינם של Gal, כגון NeuGc ו-SDa39. מבחינה היסטולוגית, תהליך זה דומה ל-HAR; עם זאת, עלולים להיות נמק וחדירת גרנולוציטים transmural של כלי דם39

לבסוף, CXR עשוי להתרחש לאחר פיגור זמן משמעותי לאחר השתלת קסנו. בניגוד ל-HAR ו-AHXR, לא נצפים שטפי דם ומשקעי פיברין ואימונוגלובולינים. ניתן לראות משקעי משלים אך הם בדרך כלל בעוצמה נמוכה 39. המנגנונים העומדים בבסיס CXR יתוארו בסעיף הבא.

מבחינה מערכתית, שלושה סיבוכים מאפיינים מקבלי קסנוגרפט: מחלות מורכבות של מערכת החיסון, קרישה וזיהומים. בשל התפקיד הבולט של נוגדנים בדחיית קסנושתל, ניתן לראות משקעים של קומפלקס חיסוני באיברי נמענים שונים39. לאחר השתלת קסנו של חזיר לבובון, Holzknecht et al.42 זיהו משקעים של בבון C3 ו- Porcine von Willebrand גורם בטחול ובכבד של חולי ריאות. מעניין שבבונים שקיבלו לבבות וכליות חזירים לא הראו משקעים כאלה. משקעים של IgG ו-IgM של חולדות נמצאו גם בגלומרולי של חולדות מקבלות לאחר השתלת כבד של אוגר לחולדה43.

לאור הקרישה השליליות שנצפתה אצל מקבלי קסנו, מיקרואנגיופתיה טרומבוטית (TMA) עלולה להתפתח כסיבוך קטלני לאחר ההשתלה וכתוצאה מכך לפקקת בתוך כלי הדם ולפגיעה איסכמית1. בקצרה, מקבלי השתל מתקדמים במהירות לטרומבוציטופניה, מפתחים שריפטוציטים ומציגים רמות גבוהות של דהידרוגנאז לקטט44. עם התקדמות ה-TMA, עלולה להתפתח קרישה צרכנית מערכתית המובילה למוות של הנמען45. עם זאת, בעיה זו עשויה להיפתר עם כריתה מהירה של הקסנוגרפט, עיכוב צריכה נוספת של גורמי קרישה ושיפור הישרדות המקבל45.

לבסוף, העברה פוטנציאלית של פתוגנים היא דאגה גדולה בהשתלת קסנו. ניתן להפריד בדרך כלל פתוגנים של חזירים לארבע קטגוריות: פתוגנים שמדביקים בני אדם בריאים, פתוגנים שמדביקים מושתלי אדם, פתוגנים הדומים לאלו של מושתלים אנושיים ופתוגנים ספציפיים לחזירים46. פתוגנים מהקטגוריה השלישית, כגון ציטומגלווירוס חזירי (PCMV) ואדנוווירוס חזירי, נקשרו לסיבוכים תסמונתיים אצל מקבלי קסנושתל פרימטים חזירים ולא אנושיים46. לדוגמה, PCMV אחראי על קרישה תוך-וסקולרית מפושטת, המטוריה וזמני הישרדות שתל מופחתים בהשתלות חזיר לבובון47,48.

פתוגנים ספציפיים לחזירים, כגון רטרו-וירוס אנדוגניים של חזירים (PERVs), הם תחום גידול של דאגה בשל הסיכון הפוטנציאלי של העברה שקטה ושינויים בגנים46.

PERVs משתלבים בתוך הגנום החזיריים ועשויים להיות מסווגים כ-PERV-A, PERV-B ו-PERV-C49. PERV-A ו-PERV-B קיימים בכל מיני החזירים, בעוד ש-PERV-C קיים רק במינים נבחרים50. PERV-A/C רקומביננטי, המאופיין בשכפול טיטר גבוה, הראה את היכולת להדביק תאים אנושיים50. לפיכך, מומלץ לבצע בדיקה לאיתור נוכחות PERV-C ולהשתמש רק בחזירים תורמים נקיים מהנגיף50. עד כה, שום ספרות לא מתארת ​​PERVs במודלים פרה-קליניים של חזיר-לפרימט והשתלות קליניות בבני אדם, אך ניתן להשלים את השבתת הנגיפים באמצעות שינויים גנטיים במידת הצורך49. לסיכום, חיוני להמשיך ולחקור מנגנונים העוקפים את הסיבוכים הקטלניים של TMA וקרישיות צריכה ולפתח מבחני סקר עבור אורגניזמים זיהומיים פוטנציאליים.

תפקידה של חסינות סלולרית בדחייה קסנוגנית

תגובות חיסוניות לאחר השתלת קסנו מערבות הן את המערכת המולדת והן את מערכת ההסתגלות החיסונית1. למרות שהתאים העיקריים המעורבים בדחיית שתל אלו הם לימפוציטים T ציטוטוקסיים, תגובות קסנושתל מפעילות בעיקר נויטרופילים, תאי רוצח טבעי (NK) ומקרופאגים51. נויטרופילים חודרים במהירות הן להשתלות תא ואיברים52,53. עם ההפעלה, נויטרופילים משחררים מלכודות נויטרופילים חוץ-תאיים (NETs), מבני רשת הגורמים נזק באמצעות יצירת מינים חמצוניים תגובתיים (ROS), ושחרור אנזימי עיכול2,54,55. יתר על כן, מקרופאגים מזהים NETs כדפוסים מולקולריים הקשורים לנזק (DAMPs) הגורמים לשחרור ציטוקינים וסמנים דלקתיים (איור 1A)54.

מחקרים רבים דיווחו על הסתננות של תאי NK בתוך שתל קסנו, מה שמרמז אותם על דחיית שתל קסנו51,56. תאים אלה מעוררים דחייה על ידי ציטוטוקסיות ישירה או ציטוטוקסיות תאית תלוית נוגדנים (ADCC). המסלול הישיר מווסת בצורה הדוקה על ידי גירוי ועיכוב קולטנים. קולטנים מעוררי NK, כגון קבוצת הרוצח הטבעי-2D (NKG2D) וחלבון UL16-קושר חזיר-1 (pULBP-1), נקשרים לליגנד החזיר NKp44 ו מולקולה לא מזוהה, בהתאמה57,58, המובילה לשחרור גרגירים ליטיים כגון גרנזימים ופרפורין (איור 1B)59.

לעומת זאת, קולטנים מעכבים, קולטן דמוי Ig (KIR), תמליל דמוי Ig-2 (ILT2) ו-CD94, אינם מזהים בקלות אנטיגן לויקוציטים חזירים-1 (SLA1), ההיסטו-תאימות העיקרית של חזיר. מולקולה מורכבת-1, המדכאת עיכוב NK ב-xenografts58. במסלול ADCC, נוגדנים המופקדים על פני השטח של תאי xenograft מזוהים על ידי תאי NK באמצעות אינטראקציות עם FcRs1. עם ההפעלה, תאי NK משחררים גרנזימים ופרפורין, מה שמוביל לאפופטוזיס של התאים הממוקדים. יתר על כן, תאי NK מזהים נוגדנים אנטי-SLA1, מפעילים את מסלול ה-ADCC (איור 1C)25.

מקרופאגים היו מעורבים גם בדחיית השתלים תאיים והשתלות איברים60. Peterson et al.61 הראו ש-xenogeneic Gal הוא ליגנד ישיר עבור מונוציטים אנושיים. בנוסף, קומפלקסים חיסוניים של תאי חזיר עם נוגדנים קסנוגניים כגון נוגדנים נגד גל נקשרים לקולטן Fc (Fc R) ומייצרים אות הפעלה62. לאחר הפעלתם, מקרופאגים תורמים למעגל קסמים של הרס קסנוגרט, שבו הם מופעלים על ידי תאי T, ובתורם, מפעילים יותר תאי T63. יתר על כן, מקרופאגים מעוררים ציטוטוקסיות ישירה באמצעות ייצור ציטוקינים, כגון גורם נמק גידול (TNF)-, אינטרלוקין-1 (IL-1) ו-IL-6 (איור 1D)64 . לגבי משוב מעכב, מסלול החלבון הרגולטורי האיתותי (SIRP-)-CD47 הוא מווסת חשוב של פעילות מקרופאגים1,65. הוכח שמסלול CD47 מווסת את ההומאוסטזיס של אריתרוציטים, טסיות דם ותאי גזע המטופואטיים66. CD47 מזוהה על ידי SIRP-a כאות "אל תאכל", ובכך מעכב את הפעילות הפגוציטית65, אות המשמש על ידי תאים סרטניים כדי להתחמק ממעקב חיסוני. עם זאת, Wang et al.67 דיווחו על אי התאמה בין המינים של CD47 לאחר השתלת קסנו, מה שמוביל לעיכוב לא יעיל של מקרופאגים.

כמו בהשתלת שתל, הפעלת תאי T מתווכת בדחיית קסנושתל דרך מסלולים ישירים ועקיפים1,68. דרך המסלול הישיר, אינטראקציות בין קומפלקסים SLA-1 ו--2 עם קולטנים של תאי T מובילים להפעלה של התגובה החיסונית האדפטיבית נגד הקסנוגרפט (איור 1E)1. במסלול העקיף, הצגת אנטיגנים קסנוגניים על ידי תאי נמענים מובילה להפעלה של תאי CD4 פלוס T, מה שמעורר מפל של ייצור נוגדנים והפעלת תאי B (איור 1F)1. לבסוף, ציטוקינים המיוצרים באמצעות מנגנון זה משפרים באופן משמעותי את הציטוטוקסיות של תאי NK ומקרופאגים69.

כפי שהוזכר לעיל, תאי B ממלאים תפקיד בדחייה של שתל קסנו. דלדול תאי B הגדיל את זמן ההישרדות ב-8 חודשים לאחר השתלת לב מחזירים לבבונים, מה שמרמז על תפקיד משמעותי של תאי B בדחיית השתלת קסנו, בפרט, דחיית דחיית השתלת קסנו70. תאי B מייצרים את הנוגדן האנטי-Gal המכוון לאנטיגנים של Gal המתבטאים ברקמות חזיר71 ונקשר לאנטיגן שלו, מה שמוביל להיווצרות קומפלקס. ואכן, דלדול של הנוגדן האנטי-Gal מוביל לתוצאות טובות יותר, מה שמשליך עוד יותר על תאי B בדחיית השתלות קסנו71-73. המאפיינים הפנוטיפיים של תת-אוכלוסיות מייצרות נוגדנים אנטי-Gal של תאי B בבני אדם אינם מזוהים 72. מחקר אחד הראה שתאי B בטחול מייצרים נוגדנים אנטי-Gal, בעוד שתאי B בצפק אינם עושים זאת, למרות שהם כן מבטאים נוגדנים. -קולטני גל 73. למסקנה, הן למערכות החיסון המולדות והן למערכת החיסון המסתגלת תפקיד משמעותי בדחיית קסנושתל.

סמנים ביולוגיים של דחיית Xenograft

היעדר סטנדרטיזציה בין השיטות המשמשות לניטור דחיית קסנושתל מניע צורך מכריע בזיהוי סמנים שניתן להשתמש בהם כדי לאבחן ולחזות דחייה8. כפי שמופיע בטבלה 1, Montgomery et al.6 צפו בתצהיר מוקדי של C4d ב-54 שעות לאחר השתלת כליה מחזיר לאדם, אך ללא אינדיקציות היסטולוגיות או אימונולוגיות משמעותיות אחרות לפגיעה מתווכת נוגדנים. Zhou et al.8 מצאו גם ש-CD68 פלוס מקרופאגים וכמה תאי CD3 פלוס T חדרו לקסנושתלים במודלים של חזיר לעכבר ביום 3 לאחר ההשתלה.

בהתחשב בכך שתאי NK הם סוג עיקרי של תאים חודרים המזוהים ב-xenografts51,56,81, Lin et al.74 השתמשו בסמנים כגון NK1.1 ו-DX5 כדי לזהות תאי NK במודלים של חזיר לעכבר. באמצעות בדיקת ADCC שונה, Chen et al.76 מצאו כי mRNA וחלבון קולטן דמוי אגרה (TLR2) היו מווסתים גם בתאי אנדותל עורק הכסל של חזיר לאחר חשיפה לסרום אנושי. יתר על כן, רמות הכימוקינים הפרו-דלקתיים של חזירים CCL2 ו-CXCL8 עלו גם הם באמצעות מסלול 2-מתווך TLR76. ממצאים אלו מצביעים על כך שחסימה של TLR2 עשויה להאריך את הישרדות הקסנוגרט.

ביופסיות שתל עלולות לגרום לזיהום, צלקות או לגרום לדחייה באמצעות הפעלה חיסונית לאחר פציעה75. לכן, חשוב לזהות סמנים לא פולשניים של דחייה ליישום בהשתלת קסנו-שתל קלינית. Montgomery et al.6 גילו נוגדנים מסוג IgM ו-IgG המכוונים נגד אנטיגנים שאינם - -Gal בנסיוב של חולי כליה מחזירים לאדם. מכיוון ש-IgM מוגבל לחלל כלי הדם, ניתן, תיאורטית, לשלב את הסרתו באמצעות פלזמהזיס בניסויים עתידיים של השתלת קסנו הכוללים בני אדם6.

DNA במחזור משתחרר לאחר מוות תאי או אפופטוזיס, הנחשבים לממצאים קלאסיים בהשתלת קסנו8. שחרור ה-DNA הספציפי לחזיר במחזוריות (cDNA) משקף את חדירתם של תאי מערכת החיסון בשתל ומקדים את הייצור של נוגדני IgM/IgG נגד חזיר במודלים של חזיר לעכבר8. יתר על כן, cpsDNA גם סיפק תוצאות דומות בקופים, דבר המצביע על היתכנות פוטנציאלית בהגדרות קליניות8. באופן דומה, רמות DNA ללא תאים (cfDNA) מתואמות גם עם פגיעה ברקמות במודלים של xenograft 77.

בעוד שהנתונים לגבי מיקרו-RNA ספציפיים לאיברים (miRNA) בהשתלות קסנו נותרו מוגבלות, הם הראו שימוש מבטיח כסמנים ביולוגיים לדחייה78. במודל חזיר של אי ספיקת כבד חריפה, רמות הפלזמה הנמענות של miRNA שונות שמקורן בחזיר, כולל ssc-miR-122, ssc-miR-192 ו-ssc-miR-124-1, היו קשורות עם פגיעה בכבד, בכליות ובמוח, בהתאמה82. רוב ה-miRNAs נשמרים בין מינים, מה שמגביל את השימוש שלהם בתחום השתלת קסנו78,83. עם זאת, כמה miRNAs, כגון SSC-miR-199 b הספציפי לחזיר, יכולים להיות שימושיים מכיוון שהם עשויים להיות מובחנים ממקבילם האנושי ומתבטאים בכבד, בלב ובריאות78.

מחקר אחד ראה גם רמות מוגברות של miR-146a ו-miR-155 בהשתלות קסנו של הלב והעריך את ההשפעה של טיפול מדכא חיסוני על הביטוי שלהם במודלים של השתלת קסנו של הלב מעכבר ועד חולדה. בהשוואה לחיות מדוכאות חיסון, Zhao et al.79 מצאו ירידה משמעותית ברמות miR-146a ועלייה בביטוי miR-155, שינויים המובילים למצב פרו-דלקתי אצל הנמענים. יש לציין כי miR-146a ממלא תפקיד בעיכוב מצבים דלקתיים על ידי מיקוד למסלולי NF-κB שונים84, ו-miRNA-155 דווח גם כמקדם של TNF- expression85. ביחד, ממצאים אלה עשויים לספק תובנה לגבי השימוש הפוטנציאלי של miRNAs כסמנים ביולוגיים ומטרות של אימונותרפיה המפריעה ל-RNA.

מחקר שנערך לאחרונה בפרימטים לא אנושיים דיווח גם על רמות מוגברות של רמות C3 בהומור המימי שלפני הדחייה80. לבסוף, יחסי CD4 פלוס/CD8 פלוס גבוהים מתואמים עם זמני הישרדות קצרים יותר של שתל בהשתלות איים בין חזיר לא-אנושי86. עם זאת, נדרשים מחקרים נוספים כדי להעריך את הרגישות והספציפיות של כל הסמנים המוצעים.

סיכום

לאור המחסור באיברים לאחרונה, השתלת קסנו עשויה לספק פתרון נחוץ לחולים הזקוקים להשתלת איברים. מבחינה היסטורית, המכשול העיקרי העומד בפני השתלת קסנו ממקורות חזירים היה נוכחותו של האפיטופ גל. עם זאת, אפנון גנטי אפשר את הפיתוח של מודלים של חזירים נטולי אפיטופ זה. התקדמות זו האריכה את הישרדות הקסנוגרטים בבני אדם והאירה אפיטופים אחרים, כגון NeuGc ו-SDa, אשר גורמים לדחייה חיסונית. לפיכך, מחקרים שמטרתם לזהות את מנגנוני החיסון המובילים לדחייה. תאי NK, מקרופאגים ותאי T זוהו כשחקנים מרכזיים בתפקידה המרכזי של מערכת החיסון בדחייה של שתל קסנו.

יתר על כן, השיטות המשמשות לזיהוי דחיית השתלות קסנו מבוססות על אלו המשמשות בהשתלות אלו בשל חוסר סטנדרטיזציה. סמני תאי T, כגון CD3, CD4 ו-CD8, נראים מבטיחים כסמני דחייה מנבאים ודיאגנוסטיים. סמנים של פגיעה תאית, כגון cpsDNA ו-cfDNA, זוהו גם כסמנים ביולוגיים מנבאים מוקדמים של דחייה. מיRNAs שונים הוכרו גם כסמני דחייה ומטרות אפשריות לפיתוח אסטרטגיות אימונותרפיה חדשות. לבסוף, זיהוי של נוגדנים שאינם - -Gal IgG ו-IgM שימש לאחרונה כסמן לדחיית השתלת כליה מחזיר לאדם. בהתחשב בהתקדמות האחרונה בתחום, השתלת קסנו עשויה להפוך בסופו של דבר לאופציה קלינית בת קיימא. עם זאת, נדרשת התקדמות נוספת כדי להתגבר על הסיבוכים של TMA וקרישיות צריכה. יתר על כן, נדרשים מחקרים נוספים כדי להשוות סמנים שונים ולזהות סמן דחייה "סטנדרטי זהב" בהשתלת קסנו.

אישור אתי

כתב יד זה הוא מאמר סקירה ואינו כרוך בבעיות אתיות כלשהן. כל המחברים בחנו ואישרו את הגרסה הסופית של כתב היד.

הצהרת זכויות אדם ובעלי חיים

מחקר זה לא כלל נבדקים בני אדם או בעלי חיים.

הצהרת הסכמה מדעת

מאמר זה לא כלל נושאים אנושיים, ולכן הסכמה מדעת אינה ישימה.

הצהרת אינטרסים סותרים

המחבר/ים הכריזו על ניגודי העניינים הפוטנציאליים הבאים הנוגעים למחקר, מחבר ו/או פרסום של מאמר זה: ד"ר לרמן הוא יועץ ל-AstraZeneca, CureSpec, Butterfly Biosciences, Beren Therapeutics ו- Ribocure Pharmaceuticals. המחברים אינם מצהירים על ניגוד עניינים.

מימון

המחבר/ים חשפו את קבלת התמיכה הכספית הבאה למחקר, מחבר ו/או פרסום של מאמר זה: עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי מספרי מענקי NIH: DK120292, DK122734, HL158691 ו-AG062104.

הפניות

1. Lu T, Yang B, Wang R, Qin C. Xenotransplantation: סטטוס נוכחי במחקר פרה-קליני. אימונול קדמי. 2020;10:3060.

2. Maeda A, Kogata S, Toyama C, Lo PC, Okamatsu C, Yamamoto R, Masahata K, Kamiyama M, Eguchi H, Watanabe M, Nagashima H, et al. התגובה החיסונית התאית המולדת בהשתלת קסנו. אימונול קדמי. 2022;13:858604.

3. מינהל המזון והתרופות האמריקאי. השתלת קסנו. 2021. גישה ל-21 ביוני 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 - המצב הנוכחי והסיכויים. בר מד בול. 2018;125(1): 5–14.

5. Groth CG. היתרונות הפוטנציאליים של השתלת איברים מחזיר לאדם: השקפת מנתח השתלה. J Urol ההודי. 2007;23(3): 305–309.

6. Montgomery RA, Stern JM, Lonze BE, Tatapudi VS, Mangiola M, Wu M, Weldon E, Lawson N, Deterville C, Dieter RA, Sullivan B, et al. תוצאות של שני מקרים של השתלת קסנו של כליה חזיר לאדם. N Engl J Med. 2022;386(20): 1889–98.

7. קוהן ב.מ. השתלת הלב הראשונה של חזיר לאדם מסמנת אבן דרך בהשתלת קסנו. מחזור. 2022;145(25): 1870–71.

8. Zhou M, Lu Y, Zhao C, Zhang J, Cooper DKC, Xie C, Song Z, Gao H, Qu Z, Lin S, Deng Y, et al. מחזור DNA ספציפי לחזיר כסמן ביולוגי חדש לניטור דחיית xenograft. השתלת קסנו. 2019;26(4): e12522.

9. Chan JL, Mohiuddin MM. השתלת קסנו של לב. Curr Opin השתלת איברים. 2017;22(6): 549–54.

10. Roux FA, Saï P, Deschamps JY. עירוי קסנו, בעבר ובהווה. השתלת קסנו. 2007;14(3): 208–16.

11. סניידר סי ריצ'רד שארפ קיסאם, MD, ו-ceroplastic באדם. קשת אופתלמול. 1963;70:870–72.

12. Cooper DKC, Ekser B, Tector AJ. היסטוריה קצרה של השתלת קסנו קלינית. Int J Surg. 2015;23(Pt B): 205–10.

13. Silvetti AN, Cotton C, Byrne RJ, Berrian JH, Fernandez Menendez A. מחקרים ניסויים ראשוניים של השתלות עור של עוברי בקר. השתלת בול. 1957;4(1): 25–26.

14. קופר DKC. היסטוריה קצרה של השתלת איברים בין מינים. פרוק. 2012;25(1): 49–57.

15. Wijkstrom M, Iwase H, Paris W, Hara H, Ezzelarab M, Cooper DKC. השתלת קסנו של הכליה: התקדמות ניסיונית וסיכויים קליניים. כליות אינט. 2017;91(4): 790–96.

For more information:1950477648nn@gmail.com