เซ็นเซอร์ปลูกถ่ายจะตรวจจับสัญญาณเริ่มต้นของการปฏิเสธอวัยวะในหนู

การศึกษาวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์ใน Science Advances รายงานว่าโครงนั่งร้านที่มีรูพรุนขนาดเล็กทำหน้าที่เป็นวิธีการเฝ้าระวังการบุกรุกน้อยที่สุดเพื่อตรวจจับการปฏิเสธก่อนการปลูกถ่ายล้มเหลวในหนูทดลอง

เซ็นเซอร์เหล่านี้เป็นก้าวแรกในการสร้างเครื่องมือที่จะให้ข้อมูลเบื้องต้นที่สำคัญแก่แพทย์เกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการปฏิเสธอวัยวะในผู้ป่วยที่ได้รับการปลูกถ่าย

การปลูกถ่ายอวัยวะ มาพร้อมกับการกดภูมิคุ้มกันอย่างเข้มข้นเพื่อป้องกันการปฏิเสธการปลูกถ่าย อย่างไรก็ตาม ภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องมากเกินไปอาจเพิ่มความเสี่ยงในการเกิดเนื้องอกและการติดเชื้อฉวยโอกาส และภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องที่ไม่เพียงพออาจนำไปสู่ความเสียหายของเนื้อเยื่อปลูกถ่าย

โดยปกติแล้ว การตรวจชิ้นเนื้ออวัยวะที่ปลูกถ่ายจะทำเพื่อประเมินประสิทธิผลของภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่อง อย่างไรก็ตาม การตรวจชิ้นเนื้อแบบรุกรานเหล่านี้มีความแปรปรวนอย่างมีนัยสำคัญและเป็นตัวบ่งชี้ความล่าช้าของการปฏิเสธ เพื่อตรวจจับการปฏิเสธก่อนการปลูกถ่ายล้มเหลว ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนใช้โครงยึดแบบมีรูพรุนขนาดเล็กซึ่งทำหน้าที่เป็นวิธีการเฝ้าระวังการบุกรุกน้อยที่สุด

หลังจากการปลูกถ่ายหัวใจหรือผิวหนังในหนู เซลล์ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและโดยปรับตัวจะสะสมในที่ปลูกถ่ายเฉพาะ และการวิเคราะห์การแสดงออกของยีนจะระบุไบโอมาร์กเกอร์ของการปฏิเสธการปลูกถ่ายเซลล์แบบเฉียบพลัน (ACAR) ก่อนที่จะเริ่มมีอาการทางคลินิกของความเสียหายจากการปลูกถ่าย

การศึกษาระยะเริ่มต้นดำเนินการด้วยการถ่ายโอนเซลล์ T แบบรับเลี้ยงไปยังการปลูกถ่ายที่ไม่ตรงกัน ซึ่งช่วยให้สามารถเน้นที่การปฏิเสธที่เกิดจากเซลล์ T ตามด้วยการศึกษาการตรวจสอบความถูกต้องในสัตว์ประเภทป่า โครงสร้างแบบช่องว่างช่วยให้สามารถสุ่มตัวอย่างเซลล์ได้บ่อยครั้ง และกลุ่มไบโอมาร์กเกอร์ทางพันธุกรรมจะแยกหนูที่ปฏิเสธการปลูกถ่ายอวัยวะจากหนูที่ได้รับการปลูกถ่ายอวัยวะที่แข็งแรง

"การวิจัยเกี่ยวกับการติดตามการตอบสนองของภูมิคุ้มกันกลายเป็นเรื่องน่าตื่นเต้นเมื่อมีภูมิคุ้มกันบำบัดเพิ่มขึ้น การตรวจพบการตอบสนองของภูมิคุ้มกันที่ไม่ต้องการนี้มีแนวโน้มทางการแพทย์ที่ดี เนื่องจากเรามักจะไม่ทราบเกี่ยวกับการตอบสนองที่ไม่ต้องการจนกว่าอวัยวะจะเริ่มสูญเสียการทำงาน" Lonnie Shea ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ที่มหาวิทยาลัยมิชิแกนและผู้เขียนร่วมของการศึกษากล่าว

กระบวนการใหม่เริ่มต้นด้วยการฝังโครงสร้างที่มีรูพรุนไว้ใต้ผิวหนัง ซึ่งเนื้อเยื่อจะพัฒนาในรูพรุน เนื้อเยื่อที่กำลังพัฒนาจะมีหลอดเลือด ผลก็คือหลอดเลือดจะผ่านช่องว่างนี้ และเซลล์ภูมิคุ้มกันจะหมุนเวียนผ่านช่องว่างนั้น

วัสดุดังกล่าวจะกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองของร่างกายแปลกปลอม ส่งผลให้เซลล์ภูมิคุ้มกันถูกคัดเลือกเข้ามาทำงาน ที่สำคัญ เซลล์เหล่านี้แสดงลักษณะเฉพาะของเนื้อเยื่อมากกว่าลักษณะเฉพาะของระบบไหลเวียนเลือด ทำให้ผู้วิจัยสามารถติดตามการตอบสนองของเนื้อเยื่อได้ในระยะยาว

"เมื่อ ระบบภูมิคุ้มกัน ถูกกระตุ้นในบริบทของการปฏิเสธการปลูกถ่าย คุณอาจเห็นเซลล์ภูมิคุ้มกันถูกกระตุ้นบนรากเทียม" ชีกล่าว

ความสามารถในการประเมินการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันในเนื้อเยื่ออาจเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับนักวิจัยที่ศึกษาเกี่ยวกับระบบภูมิคุ้มกัน การวิเคราะห์ลำดับของทรานสคริปโตมของเซลล์สามารถตรวจจับการปฏิเสธอวัยวะที่เป็นไปได้ด้วยการตรวจชิ้นเนื้อแบบรุกรานน้อยที่สุดแทนการตรวจชิ้นเนื้ออวัยวะที่ปลูกถ่าย ซึ่งมีความเสี่ยงสูงกว่า

“การอยู่รอดของการปลูกถ่ายอวัยวะแข็งถือเป็นหนึ่งในความก้าวหน้าที่สำคัญที่สุดในทางการแพทย์สมัยใหม่ แต่เรามักมองข้ามการบำบัดเชิงรุกที่จำเป็นหลังการปลูกถ่ายเพื่อรักษากราฟต์ให้แข็งแรง” รัสเซลล์ ยูรี นักวิจัยหลังปริญญาเอกจากภาควิชาวิศวกรรมชีวการแพทย์ มหาวิทยาลัยมิชิแกน กล่าว

“เซ็นเซอร์ที่ฝังได้เหล่านี้สามารถตรวจจับกระบวนการปฏิเสธในระยะเริ่มต้นได้ ซึ่งถือเป็นก้าวแรกสู่เครื่องมือสำหรับการดูแลหลังการปลูกถ่ายแบบเฉพาะบุคคล และลดขั้นตอนการรุกรานและผลข้างเคียงร้ายแรงที่ผู้รับการปลูกถ่ายต้องเผชิญในปัจจุบัน” ยูรีกล่าวเสริม

“สิ่งนี้จะสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผู้รับการปลูกถ่ายอวัยวะในวัยเด็กและวัยรุ่น เนื่องจากพวกเขาต้องได้รับการรักษาและการตรวจชิ้นเนื้อเป็นเวลาหลายทศวรรษ และอาจต้องทำซ้ำหลายครั้ง "การปลูกถ่าย"