“人性化”小鼠模型选择更适合器官移植

科学家们报道，一种“人性化”的小鼠模型配备了需要器官移植的患者的免疫系统，超过了目前确定最佳潜在活体捐赠者的方法。

　　

佐治亚医学院(Medical College of Georgia)和佐治亚癌症中心(Georgia Cancer Center)的免疫学家阿纳托利·霍鲁兹科(Anatolij Horuzsko)博士说，他们将这种新方法称为“免疫生物学算法”，它提供了一个全面的前瞻性研究，了解患者的免疫系统将如何对来自每个潜在活体捐赠者的组织做出反应。

目前的标准HLA(人类白细胞抗原)测试是用来比较潜在的受体和供体细胞表面的少量蛋白质序列，这些蛋白质提供了受体免疫系统对新器官的反应可能有多激烈的线索。

科学家做了一个头的比较这两种方法在科学前沿》杂志上发表的一项研究免疫学和最好的捐赠者识别/ HLA测试最终引发了强烈的免疫反应,这意味着器官排斥的风险增加,需要更多的药物,尽量保持免疫反应。

“我们通过肾脏移植或任何类型的器官移植创造了一种非常接近现实的情况，”通讯作者Horuzsko说。他说:“我们看到T细胞、CD8+ T细胞、杀伤细胞和许多因素的反应，这些因素可能对移植肾有杀伤作用。”他指出，综合评估显示了抗原的反应，这些抗原甚至还没有被命名，但它们的集体免疫反应是清楚的。

“这就是它的美妙之处，”MCG肾内科主任Laura Mulloy博士说，她是Horuzsko的长期合作者，也是这篇新论文的合著者。“这是更全面、更具体的测试。”

我们的血液中含有免疫系统的所有成分，为了建立病人免疫系统的模型，Horuzsko的团队在过去的五年里从零开始开发了这个系统，他们分离了这些成分，并将它们注射到没有免疫系统的老鼠身上。为每个潜在的捐献者建立一个人化的小鼠模型，然后将每个潜在捐献者的血液注入小鼠，并测量不同的免疫反应。另一个模型以病人自己的血液作为对照。

在这项研究中，他们还使用了来自当地血库的一名不相关男性的血液作为阳性对照，因为匹配不太可能很好，而两名相关志愿者——大多数在世献血者都是家庭成员——作为潜在献血者。一名男性家庭成员被选为患者，一名相关的男性和女性被选为潜在的捐赠者。

穆洛伊指出，虽然活体器官捐赠者在器官捐赠者中仍然只占一小部分，但一个人可能有多个(通常是家庭成员)愿意捐献肾脏。

在这种现实的情况下，标准HLA分型和人性化小鼠模型确定了不同的潜在供体为最佳匹配。通过HLA分型选择的一种诱导反应，如高毒性蛋白颗粒酶B和穿孔素被CD8+ T细胞激活。研究人员写道，在T细胞和B细胞上大量发现了与移植排斥有关的关键基因，这两种细胞都对免疫反应至关重要。T细胞被认为是免疫反应的驱动者，并且在对移植器官的免疫攻击中扮演主要角色。B细胞产生浆细胞，浆细胞产生针对特定入侵者的抗体，这就是受体免疫系统看待供体器官的方式。

目前检测的局限性的一个主要问题是，虽然HLA分型可以显示供体和受体之间的抗原不匹配，但它并不能告诉你这种不匹配将在两个个体之间产生多少免疫反应，Horuzsko说，他注意到在免疫反应方面可能存在巨大的个体差异。霍鲁兹科说，不匹配可能是灾难性的，也可能是微不足道的。

“你的免疫系统可能没有我的反应灵敏，”Horuzsko说。“目前的分析并没有告诉我由此产生的免疫反应可能有多强烈。”

有证据表明，约18%的肾移植排斥反应是由这些不匹配引起的，约38%是由不属于HLA分型的抗原引起的。

还有许多HLA分型没有测量的关键免疫因素，例如非HLA抗原的影响，包括像MICA这样的分子——主要组织相容性复合体I类链相关基因A——存在于我们先天免疫的所有细胞的表面，它能立即识别体内的异物，从细菌到异物器官。众所周知，MICA能够识别移植的器官，并使其产生能够破坏或摧毁它们的抗体。此外，在男性中发现的HY抗原也被发现能触发B和T细胞，特别是当男性患者有女性器官捐献者时，并被证明能预测男性患者的移植物抗宿主病。研究表明，捐精者多为女性，受赠者多为男性。

他们说，当供体细胞被使用时，人化小鼠模型可以用于评估任何类型的器官移植，以及用于癌症、自身免疫性疾病和其他条件下的干细胞移植。

为了继续测量其疗效，一项小型临床试验正在进行中，将人源化小鼠模型的结果与标准评估结果进行比较，然后跟踪移植受者，看看哪种评估最能预测移植成功和排斥问题。

免疫反应很少会立即发生，但更有可能是在7到14天前，他们才能了解受者的免疫系统是如何反应的，马洛伊说，这可能需要几年的时间。

据器官共享联合网络(United Network for Organ Sharing)称，目前，人类化的小鼠模型至少需要两周时间才能建立受者的免疫系统，因此目前只能用于在世亲属捐赠者，而不能用于仍占大多数捐赠者的尸体捐赠者。然而，Horuzsko乐观地认为，未来可能会有更广泛的应用。

他指出，对免疫系统如何工作以及涉及的数千个因素的不断了解，使他们能够更广泛地看待免疫反应，以及它可能如何影响移植器官和病人。

虽然移植团队已经给工作最少数量的个体的最佳药物治疗病人,病人免疫抑制药物离开更容易受到感染和癌症,和更全面的了解免疫反应应进一步调整的重要药物筛选过程,Mulloy说。

“这是关键信息，”马洛伊说。“这不仅是一种更好的匹配，对接受者来说更少的药物和费用，而且对接受者和捐赠者来说都有更好的成功机会。”

根据UNOS的数据，2020年，有33310例死亡捐赠者移植，而5726例活体捐赠者移植。据UNOS称，肾脏是来自活体捐赠者的最常见的移植器官。UNOS说，活体捐赠的器官包括可再生的肝脏、子宫或其他器官。

这项研究的资金由卡洛斯和玛格丽特梅森信托基金以及美国国立卫生研究院提供。

Journal Reference:

1. Ashwin Ajith, Laura L. Mulloy, Md. Abu Musa, Valia Bravo-Egana, Daniel David Horuzsko, Imran Gani, Anatolij Horuzsko. Humanized Mouse Model as a Novel Approach in the Assessment of Human Allogeneic Responses in Organ Transplantation. Frontiers in Immunology, 2021; 12 DOI: 10.3389/fimmu.2021.687715