異種移植: 現在の課題と新たな解決策
Jul 21, 2023
概要
代替可能な臓器の継続的な不足に対処するために、心臓、角膜、皮膚、腎臓の異種移植が試みられています。 しかし、異種移植が直面する大きな障害は、移植片に対する免疫反応のサイクルによる拒絶反応です。 適応免疫系と自然免疫系の両方がこのサイクルに寄与しており、ナチュラルキラー細胞、マクロファージ、および T 細胞が重要な役割を果たしています。 遺伝子編集の分野の進歩により、これらの障害の一部は回避できる可能性がありますが、異種移植片の拒絶反応を特定および予測するためのバイオマーカーはまだ標準化されていません。 CD3、CD4、CD8 などのいくつかの T 細胞マーカーは、異種移植片拒絶反応の診断と予測の両方に役立ちます。 さらに、さまざまな循環 DNA マーカーおよびマイクロ RNA のレベルの増加も、異種移植片の拒絶反応を予測します。 この総説では、ブタからヒトへの移植、異種移植片拒絶反応における免疫の役割、およびそのバイオマーカーに焦点を当てて、異種移植の進歩に関する最近の発見を要約します。
免疫拒絶はすべての人体に存在する自然な反応です。 これは、有害な異物を排除して体を守るための方法です。 外来の細胞や臓器が人体に移植されると、それらは多くの場合有害物質として認識され、免疫系の攻撃を引き起こします。 これが、免疫拒絶反応が抗拒絶反応薬の使用によって対処できる理由です。
しかし、私たちの最近の研究は、免疫系が異種細胞を認識して排除するだけでなく、これらの異種細胞に対する長期的な防御も生成することを示しました。 この抗体応答の生成は、細胞間相互作用およびサイトカインの分泌の調節を通じて達成されます。 これらの分子と細胞は、拒絶反応を軽減すると同時に、異種移植片に対する体の免疫力を高めるのに役立ちます。
したがって、免疫拒絶を軽減するだけでなく、免疫系を刺激することで免疫力を高めることもできます。 これは異種移植に希望をもたらします。 さらに、遺伝子編集ツールを使用して、生体内での免疫系の機能を変更し、異種細胞や臓器の移植によりよく適応させることができます。
要約すると、異種移植と免疫の関係は非常に密接です。 免疫系がどのように反応するかを詳しく調べることで、移植時の免疫拒絶を軽減し、外来の細胞や臓器に対する体の抵抗力を高めることができます。 これは医学の歴史を前進させるだけでなく、多くの命を取り戻す可能性があります。 これは人体にとって免疫の重要性を示しています。 肉灰には、多糖類、2 つのキノコ、黄李など、免疫システムを刺激するさまざまな生物学的活性成分が含まれているため、カンクサは免疫力を大幅に向上させることができます。 さまざまな種類の細胞が増殖し、免疫活性が高まります。
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キーワード
異種移植、免疫拒絶、診断バイオマーカー、予測バイオマーカー、遺伝子編集、異種抗原、寛容誘導。
序章
過去数十年にわたる人類の平均余命の延長により、慢性疾患の罹患率も増加しています1。 末期臓器不全に対する最後の手段であり根治的な治療法である臓器移植の適用が増加したことにより、そのような臓器の需要と供給に不均衡が生じています1。 したがって、異種移植は、この障害を克服するための魅力的な解決策となっています2。 米国食品医薬品局は、異種移植を「(a) ヒト以外の動物由来の生きた細胞、組織、臓器、または (b) ヒトの体液のいずれかのヒトレシピエントへの移植、移植、または注入を伴うあらゆる処置」と定義しています。ヒト以外の動物の生きた細胞、組織、または器官と生体外で接触した細胞、組織、または器官」3. 現在、異種移植の使用は主に腎臓、心臓、肝臓、皮膚、角膜に対して報告されています4。
ブタは解剖学的にヒトと類似した臓器を持ち、遺伝子組み換えに適しているため、異種移植のための臓器採取に最適な種です5。 これらは高度に飼育され、頻繁に消費されるため、人間の病気の治療にブタの臓器を使用するという倫理的決定への道が開かれます。 人間とブタの遺伝的差異は霊長類のそれよりも大きいものの、倫理的な理由と、ほとんどの霊長類が絶滅の危機に瀕していると考えられているため、霊長類の臓器の使用は持続可能ではありません。 さらに、霊長類の臓器には、ヒトに感染する可能性のあるウイルスが保持されている可能性がかなりあります5。 したがって、ブタとヒトの遺伝的相違を減らすために遺伝子工学技術が開発され、ブタの臓器を異種移植に使用する道が開かれました。 実際、最近の研究では、脳死患者へのブタからの腎臓移植の成功例が 2 件報告されており 6、ブタからヒトへの心臓移植の成功例も報告されています 7。 これらの画期的な成果は、異種移植の分野における大きなマイルストーンとなりました。
異種移植が直面する主な障害は免疫反応です。 異種移植片における超急性拒絶反応 (HAR) の背後にあるメカニズムは十分に解明されていますが、急性細胞拒絶反応のメカニズムは完全には理解されていません 2。 異種移植における細胞拒絶反応の背後にあるメカニズムを特定することは、異種移植された臓器をより長く生存させるための鍵となる可能性があります。 さらに、同種移植とは異なり、異種移植の標準化された予測および診断マーカーに関するデータが欠如しており、異種移植の綿密なモニタリングを可能にする可能性がある9。 この記事では、異種移植の歴史、障害として存在する異種抗原、およびこれらの障害を克服するための遺伝子改変について簡単に概説します。 最後に、異種移植に応答して活性化される細胞性免疫の役割に焦点を当て、異種移植片の拒絶反応を予測および検出するために使用される免疫マーカーについて説明します。
異種移植の簡単な歴史
17 世紀に、人間への異種移植（および輸血）の最初の報告例は、ジャン・バティスト・ドゥニによって行われ、発熱に苦しむ 15- 歳の男性に子羊の血液を輸血しました10。 デニスはその後も子羊や子牛からの輸血を続けたが、結果は様々であったため、フランスとイギリスの議会はその後数年間輸血を禁止した10。
1838 年、シャープキッサムは、35- 歳の男性の目にブタの角膜を移植することにより、最初の角膜移植を実施しました11。 19 世紀に科学者たちは、ブタ、ヒツジ、カエル、ハト、ニワトリなどのさまざまな動物の皮膚異種移植片を生物学的包帯として 12、ウシ胚の皮膚移植片を皮膚包帯として使用し始めました 13。
20世紀にボロノフは、チンパンジーやヒヒの精巣移植を数回実施することで高齢男性を「若返らせ」ようと試み14、それによって患者のエネルギーレベルを上昇させたとされている。 1960年代、リームツマはチンパンジーからヒトへの腎臓異種移植を13件実施したが、解剖で拒絶反応の兆候が見られず9ヶ月続いた1件を除き、そのほとんどは拒絶反応や感染症により4～8週間以内に失敗した15。
最初の心臓異種移植は 1964 年にチンパンジーの心臓を使ってハーディによって行われましたが、心臓は小さすぎて数時間以内に失敗しました 14。 同じ時代に、Starzl は最初に報告された肝臓異種移植を実施しましたが、成功は限られていました。 しかし、タクロリムス（強力な免疫抑制剤）の導入後、彼はヒヒからヒトへの肝臓異種移植を2回実施し、1人の患者が70日間生存した14,16。 -1 型糖尿病の発生率の上昇と、ブタとヒトのインスリンの類似性が、膵島異種移植の利点について熟考するきっかけとなりました 14。 したがって、1993 年に Groth ら 17 は最初のブタからヒトへの膵島異種移植を実施しましたが、臨床上の利点は確認されませんでした。
異種抗原と遺伝
修正
ブタからヒトへの異種移植の最初の試みは、ガラクトース-1、3-ガラクトース（Gal）抗原に対する抗体の産生によって妨げられました18。 天然に存在するヒト抗体の約 1 パーセントは Gal エピトープに対して向けられており、ヒトの血液が灌流されたブタ臓器の HAR の原因となります 18。 ブタでの Gal エピトープの発見は、さまざまな動物種でのその発現のテストにつながりました。 1988年、Galiliら19は、抗Gal抗体が非霊長類哺乳類、原猿、新世界ザルのさまざまな有核細胞に結合するのに対し、ヒト、類人猿、旧世界ザルの線維芽細胞はGal発現を示さないことを実証した。
その後、ゲノム編集分野の進歩により、免疫拒絶を克服するための遺伝子組み換えブタの開発が行われ 1、最も注目すべきは 2002 年のヘテロ接合性 Gal ノックアウト（GKO）ブタと 2003 年のホモ接合性 GKO ブタでした20。ヒヒのブタの心臓を 2 ～ 6 か月間検査し、HAR21 を予防しましたが、免疫系を完全に回避するには不十分でした 6。その結果、抗体の標的としてさらに 2 つの非 Gal エピトープ、NeuGc と SDa22、23 が同定されました。 これらの抗体は、Gal 枯渇ブタからヒトへの腎臓異種移植の拒絶反応において重要な役割を果たした可能性があります6。 Adams ら 24 は、Gal 遺伝子と SDa 遺伝子の両方を除去すると、ブタから霊長類への移植において移植片の生存期間が最大 435 日まで延長されることを発見しました。 Gal、NeuGc、および SDa 抗体は、合計するとブタ細胞に対して形成される抗体の 95% 以上を構成し 22,25 、臨床異種移植の進歩に対する大きな障害となる可能性があります。
しかし、Gal、NeuGc、および SDa ノックアウトを有するブタを用いた新たな研究により、移植誘発性凝固障害も異種移植の成功を妨げること、および動物ドナーにおけるヒト凝固調節タンパク質の過剰発現がこの問題を解決する可能性があることが明らかになりました 1。 したがって、遺伝子調節の主な目的の 1 つは、トロンボモジュリン (TBM) などの移植片レシピエントの凝固機能不全を制御することになっています。 ブタのTBMはヒトのトロンビンとうまく相互作用できず、凝固促進状態になります26。 重要なことに、Miwa et al.27 は、ブタ大動脈内皮細胞におけるヒト TBM の発現が、ヒト血漿における凝固を首尾よく調節し、抗体誘導性の補体活性化を阻害することを発見した。 さらに、ヒトTBMの発現と組み合わせた抗体療法は、体液性拒絶反応および凝固調節異常を予防し、ブタからヒヒへの心臓移植において移植片の生着を900日を超えて延長する28。
遺伝子調節のもう 1 つの魅力的な候補標的は、内皮プロテイン C 受容体 (EPCR) です。 ブタ EPCR はヒトタンパク質 C26 と互換性がありますが、Iwase et al.29 は、ブタ大動脈内皮細胞におけるヒト血小板凝集の減少とヒト EPCR の発現との間に強い正の相関があることを発見しました。 最後に、Wheeler ら 30 は、ATP と ADP を加水分解し、血栓形成を防止するヒト CD39 の発現が、トランスジェニック ブタにおける心筋虚血/再灌流損傷を防止することを示しました。
細胞異種移植片拒絶（CXR）経路を標的とする試みとして、他の遺伝子改変も研究されています。 例えば、ヒト SIRP とブタ CD47 の不適合性 (この記事で後述) のため、Tena et al. 31 はヒト CD47 を発現するブタ造血細胞を使用しました。これにより、ヒト骨髄における生着キメラ現象が大幅に増加しました。 ヒト CD47 の発現により、ヒヒへのブタ皮膚移植片の生存期間も延長され、1 例では 53 日間急性拒絶反応の兆候が見られませんでした 32。 結論として、遺伝子改変は異種移植を臨床現場にうまく移行させるための鍵となります。
異種移植における寛容誘導
移植片レシピエントには強力な免疫抑制療法の組み合わせが必要であり、投与量を減らすためのさまざまな試みは失敗に終わりました33。 したがって、移植片の生存期間を延長し、最終的には免疫抑制療法を中止するための寛容誘導戦略が現在開発中です 34。 現在、ドナー胸腺移植は、異種移植における寛容を達成する最も効果的な方法です 34。 研究では、GKO ブタの腎臓および胸腺移植後、ブタからヒヒの腎移植片の生存期間が 6 か月以上延長されることが実証されています 35,36。 ヒトでは、Montgomeryら6はGKOブタの胸腺と腎臓を2人の脳死患者に移植した。 しかし、胸腺がその効果を主張するには追跡期間が短すぎました。 それにもかかわらず、胸腺は血管を再生し、正常な構造を維持することができました。
混合骨髄キメラリズム（MBMW）は、骨髄非破壊的幹細胞移植レジメン後にドナーとレシピエントによる自己造血幹細胞の両方の産生を伴い、HLAバリアに関係なく同種移植を可能にしました34。 MBMW はブタからマウスへのモデルでは成功していますが、ブタから霊長類への研究ではそのような結果を再現することは困難でした 34,37。 例えば、Liang ら 38 は、ブタからヒヒへの MBMW の生着に成功したのはわずか 10% であり、生着の失敗は移植後の抗非 Gal IgG レベルの上昇に関連していることを実証しました。 全体として、寛容の誘導における胸腺移植と MBMW の有効性を判断するには、さらなる研究が必要です。
異種移植片拒絶反応の組織学的および全身的結果
移植後数分から数時間以内に、異種移植片は既存の Gal 抗体によって媒介されるプロセスである HAR によって破壊されます 1。 これらの抗体の結合により補体経路の活性化が引き起こされ、内皮細胞の溶解が引き起こされます1。 特に、理由は不明ですが、抗体枯渇と補体阻害の効果は、一般に肺および肝臓の移植よりも心臓および腎臓の移植の方がより効果的です39-41。 他の拒絶反応タイプとは異なり、移植片は HAR39 を受けると機能を示さなくなります。 組織学的には、このプロセスは大量の出血と補体、免疫グロブリン、およびフィブリンの沈着によって特徴付けられます 39。
遅発性異種移植片拒絶としても知られる急性体液性異種移植片拒絶反応（AHXR）は、天然に存在する Gal 抗体または移植片による感作後に形成される抗体によって開始されます 39。 後者の場合、抗体は、Gal 抗原または NeuGc や SDa39 などの非 Gal 抗原に対して向けられる場合があります。 組織学的には、このプロセスは HAR に似ています。 ただし、血管の壊死や貫壁顆粒球浸潤が存在する可能性があります 39。
最後に、CXR は異種移植後の大幅な時間差の後に発生する可能性があります。 HAR および AHXR とは対照的に、出血、フィブリンおよび免疫グロブリンの沈着は観察されません。 補体沈着が見られる場合もありますが、通常は強度が低いです 39。CXR の基礎となるメカニズムについては、次のセクションで説明します。
全身的には、免疫複合体疾患、凝固障害、および感染症という 3 つの合併症が異種移植レシピエントの特徴です。 異種移植片の拒絶反応における抗体の顕著な役割により、さまざまなレシピエント臓器で免疫複合体の沈着が見られる場合があります39。 ブタからヒヒへの異種移植の後、Holzknecht ら 42 は肺レシピエントの脾臓と肝臓にヒヒ C3 とブタのフォン ヴィレブランド因子の沈着を検出しました。 興味深いことに、ブタの心臓と腎臓を移植されたヒヒにはそのような沈着は見られませんでした。 ラット IgG および IgM の沈着は、ハムスターからラットへの肝臓移植後のレシピエント ラットの糸球体にも見られます 43。
異種移植レシピエントで観察される有害な凝固障害を考慮すると、血栓性微小血管症（TMA）は、血管内での血栓症や虚血性損傷を引き起こす移植後の致命的な合併症として発症する可能性があります1。 簡単に説明すると、移植片レシピエントは血小板減少症に急速に進行し、分裂細胞が発生し、高レベルの乳酸デヒドロゲナーゼを示します44。 TMA の進行に伴い、全身性の消耗性凝固障害が発症し、レシピエントの死亡につながる可能性があります 45。 しかし、この問題は、異種移植片を迅速に切除し、凝固因子のさらなる消費を抑制し、レシピエントの生存率を改善することで解決される可能性があります45。
最後に、病原体の伝播の可能性は異種移植における大きな懸念事項です。 ブタの病原体は一般に 4 つのカテゴリーに分類できます: 健康なヒトに感染する病原体、ヒトの移植レシピエントに感染する病原体、ヒトの移植レシピエントの病原体に類似した病原体、およびブタ特異的病原体。 ブタサイトメガロウイルス (PCMV) やブタアデノウイルスなどの 3 番目のカテゴリーの病原体は、ブタおよび非ヒト霊長類の異種移植片レシピエントにおける症候群性合併症と関連しています 46。 例えば、PCMV は、ブタからヒヒへの移植における播種性血管内凝固症候群、血尿、および移植片生存期間の減少の原因となります 47,48。
ブタ内因性レトロウイルス（PERV）などのブタ特異的病原体は、サイレント感染や遺伝子変化の潜在的なリスクにより、懸念が高まっている分野です46。
PERV はブタのゲノム内に組み込まれており、PERV-A、PERV-B、および PERV-C49 として分類されます。 PERV-A と PERV-B はすべてのブタ種に存在しますが、PERV-C は選択された種にのみ存在します50。 高力価複製を特徴とする組換え PERV-A/C は、ヒト細胞に感染する能力を示しています 50。 したがって、PERV-C の存在をスクリーニングし、ウイルスを含まないドナー豚のみを使用することが推奨されます50。 現在までに、ブタから霊長類への前臨床モデルやヒトへの臨床移植における PERV について記載された文献はありませんが、必要に応じて遺伝子組み換えを使用してウイルスの不活化を完了できる可能性があります 49。 結論として、TMA と消耗性凝固障害の致命的な合併症を回避するメカニズムをさらに研究し、潜在的な感染性微生物のスクリーニング アッセイを開発することが不可欠です。
異種間拒絶反応における細胞免疫の役割
異種移植後の免疫応答には、先天性システムと免疫適応システムの両方が関与します1。 同種移植片の拒絶反応に関与する主な細胞は細胞傷害性 T リンパ球ですが、異種移植反応では主に好中球、ナチュラル キラー (NK) 細胞、およびマクロファージが活性化されます 51。 好中球は細胞移植片と臓器移植片の両方に急速に浸潤します52,53。 活性化されると、好中球は好中球細胞外トラップ (NET)、反応性酸化種 (ROS) の生成を通じて損傷を誘発するネットワーク構造、および消化酵素の放出を放出します 2,54,55。 さらに、マクロファージは、サイトカインや炎症マーカーの放出を引き起こす損傷関連分子パターン (DAMP) として NET を認識します (図 1A)。
多くの研究が異種移植片内への NK 細胞の浸潤を報告しており、異種移植片の拒絶反応に関与していることが示唆されています 51,56。 これらの細胞は、直接的な細胞毒性または抗体依存性細胞毒性 (ADCC) のいずれかによって拒絶反応を誘発します。 直接経路は、受容体の刺激と阻害によって厳密に制御されています。 ナチュラルキラーグループ-2D（NKG2D）やブタUL16-結合タンパク質-1（pULBP-1）などのNK刺激受容体はブタのリガンドNKp44に結合し、それぞれ未確認の分子57、58が存在し、グランザイムやパーフォリンなどの溶解性顆粒の放出につながります（図1B）59。 反対に、阻害性受容体であるキラー Ig 様受容体 (KIR)、Ig 様転写物-2 (ILT2)、および CD94 は、ブタの主要組織適合性であるブタ白血球抗原-1 (SLA1) を容易に認識しません。複合体-1分子、異種移植片におけるNK阻害を弱める58。 ADCC 経路では、異種移植細胞の表面に沈着した抗体が、FcRs1 との相互作用を介して NK 細胞によって認識されます。 活性化されると、NK 細胞はグランザイムとパーフォリンを放出し、標的細胞のアポトーシスを引き起こします。 さらに、NK 細胞は抗 SLA1 抗体を認識し、ADCC 経路を活性化します (図 1C)25。
マクロファージは、細胞移植片および臓器移植片の拒絶反応にも関与しているとされています60。 Petersonら61は、異種Galがヒト単球の直接リガンドであることを示した。 さらに、抗 Gal 抗体などの異種抗体とブタ細胞の免疫複合体は、Fc 受容体 (Fc R) に結合し、活性化シグナルを生成します 62。 マクロファージは一度活性化されると、異種移植片破壊の悪循環に寄与し、T 細胞によって活性化され、さらに多くの T 細胞を活性化します 63。 さらに、マクロファージは、腫瘍壊死因子（TNF）-、インターロイキン-1（IL-1）、IL-6などのサイトカインの産生を通じて直接的な細胞毒性を誘発します（図1D）64 。 抑制性フィードバックに関しては、シグナル伝達調節タンパク質 (SIRP-)-CD47 経路がマクロファージ活性の重要な調節因子です 1,65。 CD47 経路は、赤血球、血小板、造血幹細胞の恒常性を調節することが示されています 66。 CD47 は SIRP-a によって「食べない」シグナルとして認識されるため、癌細胞が免疫監視を回避するために利用するシグナルである食作用活性 65 が阻害されます。 しかし、Wang et al.67 は、異種移植後の CD47 の種間不和合性が報告されており、これがマクロファージの無効な阻害につながります。
同種移植片移植と同様に、異種移植片の拒絶反応においても、T 細胞の活性化は直接的および間接的な経路を通じて媒介されます 1,68。 直接経路を介して、SLA-1 および -2 複合体と T 細胞受容体との相互作用は、異種移植片に対する適応免疫応答の活性化につながります (図 1E)1。 間接経路では、レシピエント細胞による異種抗原の提示により、CD4 と T 細胞の活性化が引き起こされ、抗体産生と B 細胞活性化のカスケードが引き起こされます (図 1F)。 最後に、このメカニズムを通じて生成されるサイトカインは、NK 細胞とマクロファージの細胞毒性を大幅に強化します 69。
上で述べたように、B 細胞は異種移植片の拒絶反応に関与しています。 B 細胞の枯渇により、ブタからヒヒへの心臓移植後の生存期間が 8 か月延長され、異種移植拒絶反応、特に異種移植拒絶反応の遅延における B 細胞の重要な役割が示唆されました 70。 B 細胞は、ブタの組織で発現する Gal 抗原を標的とする抗 Gal 抗体を産生し 71、その抗原に結合して複合体形成を引き起こします。 実際、抗 Gal 抗体を枯渇させるとより好ましい結果が得られ、B 細胞が異種移植の拒絶反応に関与していることがさらに示唆されています 71-73。 ヒトにおける抗 Gal 抗体産生 B 細胞部分集団の表現型の特徴は特定されていません 72。ある研究では、脾臓 B 細胞は抗 Gal 抗体を産生するが、腹膜 B 細胞は抗 Gal 抗体を発現するものの、産生しないことが示されています。 -Gal 受容体 73. 結論的には、自然免疫系と適応免疫系の両方が異種移植拒絶反応において重要な役割を果たしています。
異種移植片拒絶反応のバイオマーカー
異種移植片の拒絶反応を監視するために使用される方法が標準化されていないため、拒絶反応の診断と予測に使用できるマーカーを同定することが極めて重要です8。 表 1 にリストされているように、Montgomery ら 6 は、ブタからヒトへの腎臓移植後 54 時間で局所的な C4d 沈着を観察しましたが、抗体媒介損傷のその他の重大な組織学的または免疫学的兆候は観察しませんでした。 Zhou ら 8 はまた、移植後 3 日目に、CD68 プラス マクロファージと一部の CD3 プラス T 細胞がブタ対マウス モデルの異種移植片に浸潤したことを発見しました。
NK 細胞が異種移植片で同定された浸潤細胞の主要なタイプであることを考慮すると、Lin ら 74 はブタ対マウスモデルで NK 細胞を同定するために NK1.1 や DX5 などのマーカーを使用しました。 Chen ら 76 は、改良型 ADCC アッセイを用いて、Toll 様受容体-2 (TLR2) mRNA およびタンパク質も、ヒト血清に曝露された後のブタ腸骨動脈内皮細胞において上方制御されることを発見した。 さらに、ブタの炎症誘発性ケモカインである CCL2 および CXCL8 のレベルも、TLR2- 媒介経路を通じて増加しました 76。 これらの発見は、TLR2 の遮断により異種移植片の生存が延長される可能性があることを示唆しています。
移植片生検は、感染、瘢痕化を引き起こしたり、損傷後の免疫活性化による拒絶反応を誘発したりする可能性があります75。 したがって、臨床異種移植に適用する非侵襲性の拒絶反応マーカーを同定することが重要です。 Montgomeryら6は、ブタからヒトへの腎移植患者の血清から非- -Gal抗原に対するIgMおよびIgG抗体を検出した。 IgM は血管腔に限定されているため、理論的には、血漿交換による IgM の除去は、将来のヒトを対象とした異種移植試験に組み込むことができます 6。
循環 DNA は細胞死またはアポトーシスの際に放出されますが、これは異種移植における古典的な所見と考えられています 8。 循環ブタ特異的 DNA (cDNA) の放出は移植片への免疫細胞の浸潤を反映しており、ブタ対マウス モデルにおける抗ブタ IgM/IgG 抗体の産生に先行します 8。 さらに、cpsDNA はサルでも同等の結果を示し、臨床現場での潜在的な実現可能性を示唆しています 8。 同様に、無細胞 DNA (cfDNA) レベルも異種移植モデルにおける組織損傷と相関します 77。
異種移植における臓器特異的マイクロRNA（miRNA）に関するデータは依然として限られているが、拒絶反応のバイオマーカーとして有望な用途が示されている78。 急性肝不全のブタモデルでは、ssc-miR-122、ssc-miR-192、および ssc-miR-124-1 を含むさまざまなブタ由来 miRNA のレシピエント血漿レベルが関連していました。それぞれ肝臓、腎臓、脳損傷を伴う82。 ほとんどの miRNA は種間で保存されているため、異種移植の分野での使用は制限されています 78,83。 ただし、ブタ特異的 SSC-miR-199 b などの一部の miRNA は、ヒトの対応物と区別でき、肝臓、心臓、肺で発現するため、有用である可能性があります 78。
ある研究では、心臓異種移植における miR{{0}a および miR-155 のレベルの上昇も観察され、マウスからラットへの心臓異種移植モデルにおけるそれらの発現に対する免疫抑制治療の効果を評価しました。 Zhao ら 79 は、免疫抑制された動物と比較して、miR-146a レベルの大幅な低下と miR-155 発現の増加、つまりレシピエントの炎症促進状態につながる変化を発見しました。 注目すべきことに、miRNA-146aはさまざまなNF-κB経路を標的とすることで炎症状態を抑制する役割を果たしており84、miRNA-155はTNF-発現のプロモーターとしても報告されている85。 まとめると、これらの発見は、バイオマーカーおよび RNA 干渉免疫療法の標的としての miRNA の使用の可能性についての洞察を提供する可能性があります。
ヒト以外の霊長類を対象とした最近の研究でも、拒絶反応に先立つ房水中の C3 レベルの上昇が報告されています 80。 最後に、CD4 プラス /CD8 プラス血球比率が高いことは、ブタから非ヒト膵島移植における移植片生着時間の短縮と相関しています86。 ただし、提案されたマーカーの感度と特異性を評価するには、さらなる研究が必要です。
結論
最近の臓器不足を考慮すると、異種移植は臓器移植を必要とする患者にとって待望の解決策となる可能性があります。 歴史的に、ブタ由来の異種移植が直面する主な障害は、Gal エピトープの存在でした。 しかし、遺伝子調節により、このエピトープを持たないブタモデルの開発が可能になりました。 この進歩により、ヒトにおける異種移植片の生存期間が延長され、免疫拒絶を誘導する NeuGc や SDa などの他のエピトープが明らかになりました。 したがって、研究は拒絶反応を引き起こす免疫機構を特定することを目的としていました。 NK 細胞、マクロファージ、および T 細胞は、異種移植片の拒絶における免疫系の極めて重要な役割において重要な役割を果たすことが確認されています。
さらに、異種移植の拒絶反応を特定するために使用される方法は、標準化が欠如しているため、同種移植で使用される方法に基づいています。 CD3、CD4、CD8 などの T 細胞マーカーは、予測および診断の拒絶反応マーカーとして有望であると思われます。 cpsDNA や cfDNA などの細胞傷害のマーカーも、拒絶反応の早期予測バイオマーカーとして同定されています。 さまざまな miRNA は、拒絶マーカーとして、また新しい免疫療法戦略の開発の標的となる可能性があることも認識されています。 最後に、非- -Gal IgG および IgM 抗体の検出は、最近、ブタからヒトへの腎移植の拒絶反応のマーカーとして使用されています。 この分野の最近の進歩を考慮すると、異種移植は最終的に実行可能な臨床選択肢となる可能性があります。 それにもかかわらず、TMA および消耗性凝固障害の合併症を克服するには、さらなる進歩が必要です。 さらに、さまざまなマーカーを比較し、異種移植における「ゴールドスタンダード」拒絶マーカーを特定するには、さらなる研究が必要です。
倫理的承認
この原稿はレビュー記事であり、倫理的な問題は含まれません。 著者全員が原稿の最終版をレビューし、承認しました。
人権と動物の権利に関する声明
この研究には人間や動物の被験者は含まれていませんでした。
インフォームド・コンセントの声明
この記事には人間の被験者は関与していないため、インフォームド・コンセントは適用されません。
利益相反の宣言
著者は、この記事の研究、執筆、および/または出版に関して次の潜在的な利益相反を宣言しました: ラーマン博士は、AstraZeneca、CureSpec、Butterfly Biosciences、Beren Therapeutics、および Ribocure Pharmaceuticals のアドバイザーです。 著者は利益相反がないことを宣言します。
資金調達
著者は、この記事の研究、執筆、および/または出版に対して次の財政的支援を受けていることを明らかにしました: この研究は、NIH 助成金番号 DK120292、DK122734、HL158691、および AG062104 によって部分的に支援されました。
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