检测心脏移植排斥反应的新方法

目前，斯坦福大学的研究人员设计出一种无创方法——无细胞DNA检测，能够比以前的方法更早地检测到心脏移植的排斥反应（早数周或数月）。相关研究结果发表在2014年6月18日的《科学转化医学》（Science Translational Medicine）杂志

　　

生物通报道：目前，斯坦福大学的研究人员设计出一种无创方法，能够比以前更早地检测到心脏移植的排斥反应（早数周或数月）。这种方法是通过检测受者血液中越来越多的供体捐赠者DNA数量，不需要去除任何的心脏组织。

霍华德休斯医学研究所的生物工程与应用物理学教授Stephen Quake博士指出：“这种检测方法比心脏活检更便宜、更准确，而活检是目前心脏移植排斥反应监测的金标准。我们相信，这种新方法在临床上将会非常的有用。”

相关研究结果发表在2014年6月18日的《科学转化医学》（Science Translational Medicine）杂志，Quake是本文的资深作者，博士后Iwijn De Vlaminck是第一作者。

这种检测方法称为无细胞DNA检测，不同于另一种常常用来检测排斥反应的血液检测AlloMap（AlloMap分子表达测试是由美国食品与药物管理局批准的第一个用于心脏移植的检测法）。市售的AlloMap采用血液样本来分析参与排斥的免疫系统基因的表达。研究人员发现，无细胞DNA检测方法远远优于AlloMap。

Khush称：“我们发现，这种无细胞DNA检测是诊断急性排斥反应的一种非常准确的方法，有时在活检显示任何迹象之前的几周到几个月，就能检测到排斥。这种更早的检测，可以防止对移植器官的不可逆性损伤。”

具有排斥反应迹象的移植受者，可以使用抗排斥药物以减轻免疫系统的攻击。然而，有时候排斥反应过于强烈，必需进行第二次移植。

目前，心脏移植受者，在移植数月或数年之后，要经历无数次的心脏活检。在活检过程中，要用一根小管通过颈部的颈静脉进入心脏，用一个锯齿状的钳子撕下少量的心脏组织用于分析。这种手术非常难受，可能会引起心律异常或瓣膜损伤这样的并发症。也非常的昂贵和耗时，并且所提供的结果，可能会根据在心脏的取样位置不同，而具有主观性。

本研究在65名患者中（21名儿童和44名成年人），证实了斯坦福大学研究人员2011年进行的活检研究结果。早期的研究使用的是7名患者的保存血样和病历，新的研究在移植前后实时地跟踪这些患者。研究人员直接对比了同时收集的活检和血液样本的结果，并跟踪在排除反应过程中这些值如何改变。

无细胞DNA技术依靠基因组上自然发生的变异区域，称为单核苷酸多态性（SNP）。在2008年，斯坦福大学心脏病学教授Hannah Valantine博士发现，Quake实验室开发的DNA测序技术——从孕妇血液中选出少量的胎儿DNA，对于追踪移植器官的命运也非常有用。

无细胞DNA检测是可行的，因为被免疫系统攻击和杀死的心脏细胞，会将其遗传材料释放到血液中。然而，从血液循环的绝大多数受者DNA中，挑出很少一部分的供者DNA，是很难的。

在2011年的初步研究中，一名女性接受来自一名男性供体捐赠者的心脏，研究人员首先用Y染色体的存在，跟踪供体DNA。然后，他们想到利用SNP的差异：该方法不需要供体和受者之间的性别错配。他们发现，在没有排斥反应的移植受者中，供体DNA只占受者血液无细胞DNA的不到1%。然而，在排斥发作过程中，供体DNA的百分比增加到约3%或4%。

在新的研究中，研究人员检测了65名患者的565份样本，在实时临床条件下评估这种检测方法。他们发现，他们能够在24名中度至中度排斥反应的患者中（其中一名患者需要二次移植），准确地检测出两种主要类型的排斥（抗体介导的排斥和急性细胞排斥）。他们也能够在活检显示任何问题之前的五个月，就检测到排斥的迹象。

Quake称：“我们想更大规模地检测这项技术，规模接近我们初步研究中所分析患者和样本数量的10倍。我们发现，无细胞供体DNA检测，明显优于活检或目前用以监测移植患者的任何其他方法。”

然而，要把这项技术用于临床作为常规使用，仍有许多工作要做，例如，优化扩大和简化分析，这样个别样本就可以迅速处理，研究人员乐观的认为，最终的结果可能是，只有当血液检测显示潜在的问题时，才会使用活检。他们也希望，这种技术可以推广到检测心脏之外的其他器官移植排斥反应，并诊断例如器官移植受者感染之类的其他问题。

Khush认为：“这种检测方法，有可能会彻底改变我们对患者的护理。它也可让我们同时进行多个诊断测试。例如，我们也可以在血样中寻找微生物序列，以排斥感染或移植受者有时候会经历的其他并发症。它可让我们确定，患者经历的呼吸急促，是否是由感染或排斥反应的开始所引起的。它可以一站式地解决多种潜在的问题。”

（生物通：王英）

延伸阅读：对抗异体骨髓移植感染的T细胞疗法。

延伸阅读：

生物通推荐原文摘要：
Circulating Cell-Free DNA Enables Noninvasive Diagnosis of Heart Transplant Rejection
Abstract: Monitoring allograft health is an important component of posttransplant therapy. Endomyocardial biopsy is the current gold standard for cardiac allograft monitoring but is an expensive and invasive procedure. Proof of principle of a universal, noninvasive diagnostic method based on high-throughput screening of circulating cell-free donor-derived DNA (cfdDNA) was recently demonstrated in a small retrospective cohort. We present the results of a prospective cohort study (65 patients, 565 samples) that tested the utility of cfdDNA in measuring acute rejection after heart transplantation. Circulating cell-free DNA was purified from plasma and sequenced (mean depth, 1.2 giga–base pairs) to quantify the fraction of cfdDNA. Through a comparison with endomyocardial biopsy results, we demonstrate that cfdDNA enables diagnosis of acute rejection after heart transplantation, with an area under the receiver operating characteristic curve of 0.83 and sensitivity and specificity that are comparable to the intrinsic performance of the biopsy itself. This noninvasive genome transplant dynamics approach is a powerful and informative method for routine monitoring of allograft health without incurring the risk, discomfort, and expense of an invasive biopsy.