Implantatsensoren erkennen frühe Anzeichen von Organabstoßung bei Mäusen

Eine neue Studie, die in Science Advances veröffentlicht wurde, berichtet, dass ein mikroporöses Gerüst als minimalinvasive Überwachungsmethode fungiert, um in einem Mausmodell eine Abstoßung vor dem Versagen des Transplantats zu erkennen.

Diese Sensoren sind der erste Schritt zur Entwicklung eines Werkzeugs, das Ärzten wichtige frühe Informationen über die Möglichkeit einer Organabstoßung bei Transplantationspatienten liefern kann.

Organtransplantationen gehen mit einer aggressiven Immunsuppression einher, um eine Transplantatabstoßung zu verhindern. Eine übermäßige Immunsuppression kann jedoch das Risiko für die Entwicklung von Neoplasien und opportunistischen Infektionen erhöhen, und eine unzureichende Immunsuppression kann zu Transplantatschäden führen.

Normalerweise werden Biopsien des transplantierten Organs durchgeführt, um die Wirksamkeit der Immunsuppression zu beurteilen. Diese invasiven Biopsien weisen jedoch eine erhebliche Variabilität auf und sind ein verzögerter Indikator für eine Abstoßung. Um eine Abstoßung vor dem Versagen des Transplantats festzustellen, verwendete ein Forscherteam der University of Michigan ein mikroporöses Gerüst, das als minimalinvasive Überwachungsmethode fungiert.

Nach einer Herz- oder Hauttransplantation bei Mäusen sammeln sich angeborene und adaptive Immunzellen in Nischenimplantaten an, und Genexpressionsanalysen identifizieren Biomarker einer akuten zellulären Allograft-Abstoßung (ACAR) vor dem Auftreten klinischer Anzeichen einer Transplantatschädigung.

Anfängliche Studien wurden mit adoptivem Transfer von T-Zellen auf nicht übereinstimmende Allografts durchgeführt, wodurch ein Fokus auf die durch T-Zellen vermittelte Abstoßung gelegt werden konnte, gefolgt von Validierungsstudien an Wildtyp-Tieren. Das Nischengerüst ermöglicht eine häufige Zellprobenentnahme, und eine Reihe genetischer Biomarker unterscheidet Mäuse, die allogene Transplantate ablehnen, von Mäusen, die gesunde Transplantate erhalten.

„Die Forschung zur Überwachung von Immunreaktionen ist mit dem Aufkommen von Immuntherapien spannend geworden. Diese Erkennung einer unerwünschten Immunreaktion ist medizinisch vielversprechend, da man oft erst dann von einer unerwünschten Reaktion erfährt, wenn das Organ an Funktion verliert“, sagte Lonnie Shea, Professor für Biomedizintechnik an der University of Michigan und Co-Autor der Studie.

Das neue Verfahren beginnt mit der Implantation eines porösen Gerüsts unter die Haut, wo sich in den Poren Gewebe entwickelt. Das sich entwickelnde Gewebe wird vaskularisiert. Der Nettoeffekt ist, dass Blutgefäße durch diesen Raum verlaufen und Immunzellen durch sie zirkulieren.

Das Material löst eine Fremdkörperreaktion aus, die zur Rekrutierung von Immunzellen führt. Wichtig ist, dass diese Zellen einen gewebespezifischen Phänotyp aufweisen und keinen kreislaufspezifischen, sodass Forscher die Gewebereaktionen im Laufe der Zeit überwachen können.

„Wenn das Immunsystem im Zusammenhang mit einer Transplantatabstoßung aktiviert wird, können Sie aktivierte Immunzellen auf dem Implantat sehen“, sagte Shi.

Die Fähigkeit, Immunreaktionen in Geweben zu beurteilen, könnte ein wirksames Instrument für Forscher sein, die das Immunsystem untersuchen. Die sequenzielle Analyse von Zelltranskriptomen kann eine mögliche Organabstoßung mit einer minimalinvasiven Biopsie erkennen, im Gegensatz zu einer Biopsie des transplantierten Organs, die ein höheres Risiko birgt.

„Das Überleben von Transplantaten fester Organe gilt als einer der wichtigsten Fortschritte in der modernen Medizin, aber wir übersehen oft die aggressiven Therapien, die nach der Transplantation erforderlich sind, um die Transplantate gesund zu erhalten“, sagte Russell Urie, Postdoktorand in der Abteilung für Biomedizintechnik an der University of Michigan.

„Diese implantierbaren Sensoren können sehr frühe Abstoßungsprozesse erkennen, was der erste Schritt hin zu einem Instrument für eine personalisierte Nachsorge nach der Transplantation ist und die invasiven Verfahren und verheerenden Nebenwirkungen minimiert, die Transplantatempfänger derzeit ertragen müssen“, fügte Uri hinzu.

„Dies wird besonders wichtig für Organempfänger im Kindes- und Jugendalter sein, da sie sich über mehrere Jahrzehnte hinweg Behandlungen und Biopsien unterziehen müssen und sogar eine Wiederholungsbehandlung notwendig ist.“ Transplantation."