เซ็นเซอร์การฝังตรวจจับสัญญาณเริ่มต้นของการปฏิเสธอวัยวะในหนู

การศึกษาวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science Advancesรายงานว่าโครงนั่งร้านที่มีรูพรุนขนาดเล็กทำหน้าที่เป็นวิธีการเฝ้าระวังที่มีการบุกรุกน้อยที่สุดเพื่อตรวจจับการปฏิเสธก่อนการปลูกถ่ายล้มเหลวในหนูทดลอง

เซ็นเซอร์เหล่านี้เป็นก้าวแรกในการสร้างเครื่องมือที่จะสามารถให้ข้อมูลเบื้องต้นที่สำคัญแก่แพทย์เกี่ยวกับศักยภาพในการปฏิเสธอวัยวะในผู้ป่วยที่ได้รับการปลูกถ่าย

การปลูกถ่ายอวัยวะต้องอาศัยการกดภูมิคุ้มกันอย่างเข้มข้นเพื่อป้องกันการปฏิเสธการปลูกถ่าย อย่างไรก็ตาม การกดภูมิคุ้มกันมากเกินไปอาจเพิ่มความเสี่ยงในการเกิดเนื้องอกและการติดเชื้อฉวยโอกาส และการกดภูมิคุ้มกันไม่เพียงพออาจนำไปสู่ความเสียหายของการปลูกถ่าย

โดยทั่วไป การตรวจชิ้นเนื้อเพื่อปลูกถ่ายจะดำเนินการเพื่อประเมินประสิทธิผลของการกดภูมิคุ้มกัน อย่างไรก็ตาม การตรวจชิ้นเนื้อแบบรุกรานเหล่านี้มีความแปรปรวนอย่างมีนัยสำคัญและเป็นตัวบ่งชี้การปฏิเสธที่ล่าช้า เพื่อตรวจจับการปฏิเสธก่อนการปลูกถ่ายล้มเหลว ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนใช้โครงยึดแบบมีรูพรุนขนาดเล็กซึ่งทำหน้าที่เป็นวิธีการตรวจติดตามแบบรุกรานน้อยที่สุด

หลังจากการปลูกถ่ายหัวใจหรือผิวหนังในหนูแล้ว การปลูกถ่ายเฉพาะที่จะช่วยสะสมเซลล์ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและโดยปรับตัว และการวิเคราะห์การแสดงออกของยีนจะระบุไบโอมาร์กเกอร์ของการปฏิเสธการปลูกถ่ายเซลล์เฉียบพลัน (ACAR) ก่อนที่จะเกิดอาการทางคลินิกของความล้มเหลวในการปลูกถ่าย

การศึกษาเบื้องต้นดำเนินการด้วยการถ่ายโอนเซลล์ T แบบอุปถัมภ์ไปยังอัลโลเกรฟต์ที่เข้ากันไม่ได้ ซึ่งทำให้สามารถเน้นที่การปฏิเสธที่เกิดจากเซลล์ T ตามด้วยการศึกษาการตรวจสอบความถูกต้องในสัตว์ประเภทป่า โครงสร้างช่องช่วยให้สามารถสุ่มตัวอย่างเซลล์ได้บ่อยครั้ง และกลุ่มไบโอมาร์กเกอร์ทางพันธุกรรมจะแยกหนูที่ปฏิเสธอัลโลเกรฟต์จากหนูที่มีกราฟต์ที่แข็งแรง

“การศึกษาการติดตามการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันนั้นกลายเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของการบำบัดด้วยภูมิคุ้มกัน การตรวจพบการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันที่ไม่พึงประสงค์นี้มีความหมายทางการแพทย์อย่างมาก เนื่องจากเรามักจะไม่ทราบเกี่ยวกับการตอบสนองที่ไม่พึงประสงค์จนกว่าอวัยวะจะเริ่มสูญเสียการทำงาน” ลอนนี่ ชี ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ที่มหาวิทยาลัยมิชิแกนและผู้เขียนร่วมของการศึกษากล่าว

กระบวนการใหม่เริ่มต้นด้วยการฝังโครงที่มีรูพรุนไว้ใต้ผิวหนัง ซึ่งเนื้อเยื่อจะพัฒนาขึ้นในรูพรุน เนื้อเยื่อที่กำลังพัฒนาจะมีหลอดเลือด ผลกระทบโดยรวมก็คือหลอดเลือดจะผ่านช่องว่างนี้ และเซลล์ภูมิคุ้มกันจะหมุนเวียนผ่านหลอดเลือด

วัสดุดังกล่าวกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองของร่างกายแปลกปลอม ซึ่งนำไปสู่การคัดเลือกเซลล์ภูมิคุ้มกัน สิ่งสำคัญคือ เซลล์เหล่านี้แสดงลักษณะเฉพาะของเนื้อเยื่อ ไม่ใช่ลักษณะที่หมุนเวียน ทำให้นักวิจัยสามารถติดตามการตอบสนองของเนื้อเยื่อในช่วงเวลาต่างๆ ได้

“เมื่อระบบภูมิคุ้มกันถูกกระตุ้นในบริบทของการปฏิเสธการปลูกถ่าย คุณจะเห็นเซลล์ภูมิคุ้มกันที่ถูกกระตุ้นบนรากเทียม” ชีกล่าว

ความสามารถในการประเมินการตอบสนองของภูมิคุ้มกันในเนื้อเยื่ออาจเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับนักวิจัยที่ศึกษาเกี่ยวกับระบบภูมิคุ้มกัน การวิเคราะห์ทรานสคริพโทมของเซลล์แบบต่อเนื่องสามารถตรวจจับการปฏิเสธอวัยวะที่อาจเกิดขึ้นได้ด้วยการตรวจชิ้นเนื้อแบบรุกรานน้อยที่สุดแทนการตรวจชิ้นเนื้อเพื่อการปลูกถ่ายที่มีความเสี่ยงสูง

“การอยู่รอดของการปลูกถ่ายอวัยวะแข็งถือเป็นหนึ่งในความสำเร็จที่สำคัญที่สุดของการแพทย์สมัยใหม่ แต่ถึงกระนั้น เรามักมองข้ามการบำบัดเชิงรุกที่จำเป็นหลังการปลูกถ่ายเพื่อรักษาเนื้อเยื่อให้แข็งแรง” Russell Urie นักวิจัยหลังปริญญาเอกจากภาควิชาวิศวกรรมชีวการแพทย์ มหาวิทยาลัยมิชิแกน กล่าว

“เซ็นเซอร์ที่ฝังได้เหล่านี้สามารถตรวจจับกระบวนการปฏิเสธในระยะเริ่มต้นได้ ซึ่งถือเป็นก้าวแรกสู่เครื่องมือสำหรับการดูแลหลังการปลูกถ่ายแบบเฉพาะบุคคล และลดขั้นตอนการรุกรานและผลข้างเคียงที่เลวร้ายที่ผู้รับการปลูกถ่ายต้องเผชิญในปัจจุบัน” Uri กล่าวเสริม

“สิ่งนี้จะสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผู้รับการปลูกถ่ายอวัยวะในวัยเด็กและวัยรุ่น เนื่องจากพวกเขาต้องได้รับการรักษาและการตรวจชิ้นเนื้อเป็นเวลาหลายสิบปี และอาจต้องปลูกถ่ายซ้ำด้วย”