利用多模式诊断系统表征猪-人心脏异种移植中的免疫反应

《Circulation》：Characterizing the Immune Response in Pig-to-human Heart Xenografts Using a Multimodal Diagnostic System

猪到人异种心脏移植的早期xeno-immune反应特征及机制研究，通过多模态表型分析（形态学、免疫表型、超微结构、多色荧光定量及基因表达谱）发现移植心脏呈现内皮激活、CD15+和CD68+固有免疫细胞浸润及促炎基因通路激活，无C4d沉积，与缺血再灌注和脑死亡无直接关联。

　　

摘要

背景：猪基因组编辑技术彻底改变了异种移植领域，最近首次实现了猪到人的心脏异种移植。然而，心脏异种移植物中的异种免疫反应仍大部分未被研究。本研究旨在精确描述两种心脏异种移植物的异种免疫反应和损伤情况，这两种移植物分别来自经过10个基因编辑的猪，移植到了脑死亡的人类受体体内。

方法：我们在再灌注后66小时对异种移植物进行了多模态表型分析，结合了形态学评估、免疫表型分析、超微结构观察、多重免疫荧光染色的自动化定量以及基因表达谱分析。作为对照，使用了移植前的异种移植物、野生型猪的心脏（包括有或缺乏缺血-再灌注损伤的情况）以及脑死亡的心脏。

结果：两种异种移植物均显示出内皮激活和轻度微血管炎症，但没有毛细血管C4d沉积。免疫浸润主要由CD15+和CD68+的先天免疫细胞组成。超微结构观察发现内皮细胞肿胀，并伴有偶尔出现的血管内白细胞。基于深度学习的自动化多重免疫荧光分析证实，微血管炎症主要与CD15+和CD68+的先天免疫细胞相关。两种异种移植物中均上调了与单核细胞/巨噬细胞激活、中性粒细胞激活、干扰素-γ反应、自然杀伤细胞浸润、内皮激活、细胞凋亡和损伤修复相关的基因和通路。这种表型在所有对照猪心脏中均未出现，无论是否存在缺血-再灌注损伤或脑死亡。

结论：对猪到人心脏异种移植物的多模态表型分析揭示了早期异种免疫反应的迹象，其特征为轻度先天微血管炎症、内皮激活以及抗体介导的排斥反应的分子特征。开发这种精准的诊断系统有望在未来临床应用中改善移植物监测。