Xenotransplantace

imunologické bariéryeditovat

dosud nebyly žádné xenotransplantační studie zcela úspěšné kvůli mnoha překážkám vyplývajícím z odpovědi imunitního systému příjemce. „Xenozoonózy“ jsou jednou z největších hrozeb odmítnutí, protože se jedná o xenogenetické infekce. Zavedení těchto mikroorganismů je velkým problémem, který vede k fatálním infekcím a následnému odmítnutí orgánů. Tato odpověď, která je obecně extrémnější než u alotransplantací, nakonec vede k odmítnutí xenograftu a v některých případech může vést k okamžité smrti příjemce. Existuje několik typů odmítnutí orgánových xenograftů, kterým čelí, mezi ně patří hyperakutní odmítnutí, akutní vaskulární odmítnutí, buněčné odmítnutí a chronické odmítnutí.

rychlá, násilná a hyperakutní odpověď je výsledkem protilátek přítomných v hostitelském organismu. Tyto protilátky jsou známé jako xenoreaktivní přírodní protilátky (XNA).

hyperakutní rejekceedit

k tomuto rychlému a násilnému typu rejekce dochází během několika minut až hodin od doby transplantace. To je zprostředkována vazba XNAs (xenoreactive přirozené protilátky) dárce endotelu, což způsobuje aktivaci lidských doplňují systém, což má za následek endoteliální poškození, zánětu, trombózy a nekrózy štěpu. XNAs jsou nejprve vyrobeny a začít cirkulující v krvi u novorozenců, po kolonizaci střeva bakteriemi s galaktózy složek na jejich buněčné stěny. Většina těchto protilátek je třída IgM, ale také zahrnuje IgG a IgA.

cíl Epitopu XNAs je α-vázaná galaktózová část, Gal-α-1,3 Gal (také nazývaná α-Gal epitop), produkovaná enzymem α-galaktosyltransferázou. Většina ne-primátů obsahuje tento enzym tento epitop je tedy přítomen na orgánovém epitelu a je vnímán jako cizí antigen primáty, kterým chybí enzym galaktosyltransferázy. U xenotransplantace prasat na primáty XNA rozpoznávají prasečí glykoproteiny rodiny integrinů.

vazba XNA iniciuje aktivaci komplementu klasickou cestou komplementu. Aktivace komplementu způsobuje kaskádu událostí vedoucích k: destrukci endotelových buněk, degranulaci krevních destiček, zánětu, koagulaci, ukládání fibrinu a krvácení. Konečným výsledkem je trombóza a nekróza xenograftu.

Překonání hyperakutní rejectionEdit

Od hyperakutní rejekce představuje tak překážku pro úspěch xenografts, několik strategií, jak překonat to jsou v šetření:

Přerušení komplementu kaskády

• příjemce doplnění kaskády může být inhibována pomocí jed kobry faktor (který vyčerpává C3), rozpustný doplněk receptor typu 1, anti-C5 protilátky, nebo C1 inhibitor (C1-INH). Nevýhody tohoto přístupu zahrnují toxicitu faktoru jedu kobry, a co je nejdůležitější, tato léčba by zbavila jedince funkčního komplementového systému.

Transgenní orgánů (Geneticky modifikovaných prasat)

• 1,3 galactosyl transferázy gen vykrojení – Tato prasata neobsahují gen, který kóduje enzym odpovědný za vyjádření immunogeneic gal-α-1,3 Gal část (α-Gal epitope).
• zvýšená exprese H-transferázy (α 1,2 fukosyltransferázy), enzymu, který soutěží s galaktosyltransferázou. Experimenty ukázaly, že to snižuje expresi α-Gal o 70%.
• exprese regulátorů lidského komplementu (CD55, CD46 a CD59) k inhibici kaskády komplementu.
• Plasmaphoresis, na lidech odstranit 1,3 galactosyltransferase, snižuje riziko aktivace efektorových buněk, jako jsou CTL (CD8 T buňky), doplnit dráhu aktivace a opožděný typ přecitlivělosti (DTH).

Akutní cévní rejectionEdit

Také známý jako opožděné xenoactive odmítnutí, tento typ odmítnutí se vyskytuje v disharmonické xenografts během 2 až 3 dnů, pokud hyperakutní rejekce je zabráněno. Tento proces je mnohem složitější než hyperakutní odmítnutí a v současné době není zcela pochopen. Akutní vaskulární rejekce vyžaduje de novo syntézu proteinů a je řízena interakcemi mezi endoteliálními buňkami štěpu a hostitelskými protilátkami, makrofágy a krevními destičkami. Odpověď je charakteristický zánětlivý infiltrát, převážně makrofágy a nk buňky (s malým počtem T-buněk), intravaskulární trombózy, a fibrinoid nekróza cévních stěn.

vazba dříve zmíněných XNA na donorový endotel vede k aktivaci hostitelských makrofágů i samotného endotelu. Aktivace endotelu je považována za typ II, protože se jedná o genovou indukci a syntézu proteinů. Vazba XNAs v konečném důsledku vede k rozvoji prokoagulační stav, sekrece zánětlivých cytokinů a chemokines, stejně jako exprese leukocytárních adhezních molekul, jako jsou E-selektinu, mezibuněčné adhezní molekuly-1 (ICAM-1) a vaskulární buněčnou adhezní molekulou-1 (VCAM-1).

Tato reakce je dále udržován jako obvykle vazba mezi regulační proteiny a jejich ligandy pomáhat kontrolovat koagulační a zánětlivé reakce. Nicméně, vzhledem k molekulární nekompatibility mezi molekuly dárce druhů a příjemce (například prasat hlavní histokompatibilní komplex molekul a lidských nk buněk), toto nemusí nastat.

Překonání akutní cévní rejectionEdit

Vzhledem k jeho složitosti, použití imunosupresivních léků, spolu s širokou škálou přístupů jsou nezbytné, aby se zabránilo akutní vaskulární rejekce, a zahrnují podávání syntetický inhibitor trombinu modulovat trombogenezi, vyčerpání anti-galaktózy protilátky (XNAs) techniky, jako jsou immunoadsorption, aby se zabránilo endoteliální buňky, aktivaci a inhibici aktivace makrofágů (stimulované CD4+ T-buněk) a NK buněk (stimulované uvolňování Il-2). Úloha molekul MHC a odpovědí T buněk při aktivaci by tedy musela být přehodnocena pro každý druh combo.

AccommodationEdit

Pokud hyperakutní a akutní vaskulární rejekce se vyhnout ubytování je možné, což je přežití štěpu i přes přítomnost cirkulujících XNAs. Štěp je přerušen od humorální rejekce, když je kaskáda komplementu přerušena, cirkulující protilátky jsou odstraněny nebo je změněna jejich funkce nebo dochází ke změně exprese povrchových antigenů na štěpu. To umožňuje xenograft k up-regulaci, a vyjádřete ochranné geny, které napomáhají odolnosti vůči zranění, jako je hemoxygenáza-1 (enzym, který katalyzuje degradaci hemu).

Mobilní rejectionEdit

Odmítnutí štěpu v hyperakutní a akutní vaskulární rejekce je vzhledem k reakci humorální imunitní systém, protože reakce vyvolané XNAs. Odmítnutí buněk je založeno na buněčné imunitě a je zprostředkováno přirozenými zabíječskými buňkami, které se hromadí a poškozují xenograft a T-lymfocyty, které jsou aktivovány molekulami MHC přímým i nepřímým xenorecognition.

V přímé xenorecognition, antigen prezentující buňky z xenograft přítomné peptidy, aby příjemce CD4+ T buněk prostřednictvím xenogenních MHC třídy II molekuly, což má za následek produkci interleukinu 2 (IL-2). Nepřímá xenorecognition zahrnuje prezentaci antigenů z xenograftu buňkami prezentujícími antigen příjemce na CD4+ T buňky. Antigeny fagocytovaných štěpových buněk mohou být také prezentovány molekulami MHC hostitele třídy i na CD8+ T buňky.

síla buněčné rejekce v xenograftech zůstává nejistá, očekává se však, že bude silnější než u aloštěpů kvůli rozdílům v peptidech u různých zvířat. To vede k tomu, že více antigenů je potenciálně rozpoznáno jako cizí, což vyvolává větší nepřímou xenogenní odpověď.

překonání buněčného odmítáníedit

navrhovaná strategie, jak se vyhnout buněčnému odmítnutí, je vyvolat nereagování dárce pomocí hematopoetického chimerismu. Dárcovské kmenové buňky se zavádějí do kostní dřeně příjemce, kde koexistují s kmenovými buňkami příjemce. Kmenové buňky kostní dřeně způsobují vznik buněk všech hematopoetických linií procesem krvetvorby. Lymfoidní progenitorové buňky jsou vytvořeny tímto procesem a přesunou se do brzlíku, kde negativní výběr eliminuje T buňky, které jsou reaktivní vůči sobě. Existence dárcovských kmenových buněk v kostní dřeni příjemce způsobuje, že dárcovské reaktivní T buňky jsou považovány za vlastní a podstupují apoptózu.

chronické odmítnutíedit

chronické odmítnutí je pomalé a progresivní a obvykle se vyskytuje u transplantací, které přežijí počáteční fáze odmítnutí. Vědci stále nejsou jasné, jak přesně chronické odmítnutí funguje, výzkum v této oblasti je obtížný, protože xenografty zřídka přežívají kolem počátečních fází akutního odmítnutí. Nicméně je známo, že XNA a komplementový systém nejsou primárně zapojeny. Fibróza v xenograftu se vyskytuje v důsledku imunitních reakcí, cytokinů(které stimulují fibroblasty) nebo hojení (po buněčné nekróze při akutním odmítnutí). Snad hlavní příčinou chronického odmítnutí je arterioskleróza. Lymfocyty, které byly dříve aktivovány antigeny ve stěně cévy štěpu, aktivují makrofágy k vylučování růstových faktorů hladkého svalstva. To má za následek nahromadění buněk hladkého svalstva na stěnách cév, což způsobuje ztvrdnutí a zúžení cév v štěpu. Chronické odmítnutí vede k patologickým změnám orgánu, a proto musí být transplantace nahrazeny po tolika letech. Předpokládá se také, že chronická rejekce bude agresivnější u xenotransplantátů na rozdíl od alotransplantátů.

porušenou regulací coagulationEdit

Úspěšné bylo vynaloženo úsilí k vytvoření knockout myší bez α1,3GT; výsledné snížení vysoce imunogenní aGal epitop má za následek snížení vzniku hyperakutní rejekce, ale ne odstranil jiných překážek xenotransplantací jako porušenou regulací koagulace, také známý jako koagulopatie.

různé orgánové xenotransplantáty vedou k různým reakcím při srážení. Například, transplantace ledvin v důsledku vyšší stupeň koagulopatie, nebo poruchou srážení krve, než srdeční transplantace, vzhledem k tomu, že játra xenografts v důsledku těžké trombocytopenie, což způsobuje příjemce smrt během několika dnů v důsledku krvácení. Alternativní porucha srážlivosti, trombóza, může být zahájena již existujícími protilátkami, které ovlivňují antikoagulační systém proteinu C. Z tohoto důvodu musí být dárci prasat před transplantací rozsáhle vyšetřeni. Studie také ukázaly, že některé transplantační buňky prasat jsou schopny indukovat expresi faktoru lidské tkáně, čímž stimulují agregaci krevních destiček a monocytů kolem xenotransplantovaného orgánu, což způsobuje silné srážení. Navíc spontánní akumulace krevních destiček může být způsobena kontaktem s faktorem pig von Willebrand.

stejně jako α1,3G epitop je hlavním problémem v xenotransplantaci, tak i dysregulovaná koagulace je důvodem k obavám. Transgenní prasata, která může ovládat proměnné koagulační aktivity založené na konkrétní orgán transplantován by xenotransplantace více snadno dostupné řešení pro 70 000 pacientů ročně, kteří nedostávají lidské dárcovství orgánu nebo tkáně, které potřebují.

Fyziologieeditovat

je nutný rozsáhlý výzkum, aby se zjistilo, zda zvířecí orgány mohou nahradit fyziologické funkce lidských orgánů. Mnoho problémů zahrnuje rozdíly ve velikosti orgánů omezují rozsah potenciálních příjemců xenotransplantátů; dlouhověkost-životnost většiny prasat je zhruba 15 let, v současné době není známo, zda xenograft může trvat déle; hormonální a proteinové rozdíly-některé proteiny budou molekulárně nekompatibilní – což by mohlo způsobit selhání důležitých regulačních procesů. Tyto rozdíly také vyhlídka jaterní xenotransplantace méně slibné, protože játra hraje důležitou roli v produkci tolik bílkovin;životní prostředí – například, prase srdce pracovat v různých anatomických stránky a pod různými hydrostatický tlak než u lidí;teplota-tělesná teplota prasat je 39 °C (2 °C nad průměrnou teplotou lidského těla). Důsledky tohoto rozdílu, pokud existují, na aktivitu důležitých enzymů nejsou v současné době známy.

XenozoonosisEdit

Xenozoonosis, také známý jako zoonóza nebo xenosis, je přenos infekčních agens mezi druhy prostřednictvím xenograft. Infekce ze zvířete na člověka je obvykle vzácná, ale v minulosti se vyskytla. Příkladem je ptačí chřipka, kdy byl virus chřipky a přenesen z ptáků na člověka. Xenotransplantace může zvýšit šanci přenosu onemocnění na 3 důvodů: (1) implantace porušení fyzickou bariéru, která normálně pomáhá, aby se zabránilo přenosu nemoci,(2) příjemce transplantaci bude těžce imunosuprimovaných, a (3) lidské doplňují regulátory (CD46, CD55 a CD59) vyjádřené v transgenních prasat bylo prokázáno, že slouží jako virus receptory, a může také pomoci chránit viry před útokem systému komplementu.

příklady virů přenášených prasaty zahrnují prasečí herpesvirus, rotavirus, parvovirus a cirkovirus. Prasečí herpesviry a rotaviry mohou být vyloučeny z dárcovského fondu screeningem, jiné (jako je parvovirus a cirkovirus) však mohou kontaminovat potraviny a obuv a poté znovu infikovat stádo. Prasata, která mají být použita jako dárci orgánů, musí být proto umístěna podle přísných předpisů a pravidelně vyšetřována na přítomnost mikrobů a patogenů. Neznámé viry, stejně jako ty, které nejsou škodlivé pro zvíře, mohou také představovat rizika. Zvláštní obavy jsou PERVS (prasečí endogenní retroviry), vertikálně přenášené mikroby, které se vkládají do genomů prasat. Rizika s xenózou jsou dvojí, protože nejenže by se jedinec mohl nakazit, ale nová infekce by mohla zahájit epidemii v lidské populaci. Protože tohoto rizika, FDA navrhla jakékoliv příjemci xenotransplants musí být pečlivě sledováni pro zbytek jejich života, a do karantény, pokud vykazují známky xenosis.

paviáni a prasata nesou nesčetné přenositelné látky, které jsou neškodné v jejich přirozeném hostiteli, ale extrémně toxické a smrtící u lidí. HIV je příkladem nemoci, o které se předpokládá, že přeskočila z opic na člověka. Vědci také nevědí, zda by mohlo dojít k vypuknutí infekčních chorob a zda by mohli ohnisko obsahovat, i když mají opatření pro kontrolu. Další překážkou, které xenotransplantáty čelí, je odmítnutí cizích předmětů tělem imunitním systémem. Tyto antigeny (cizí předměty) jsou často léčeny silnými imunosupresivními léky, které by zase mohly učinit pacienta zranitelným vůči jiným infekcím a skutečně pomoci nemoci. To je důvod, proč by orgány musely být změněny tak, aby odpovídaly DNA pacientů (histokompatibilita).

V roce 2005, Australská státní Zdravotní a Lékařská Rada pro Výzkum (NHMRC) prohlásil, osmnáct-rok moratorium na všechny zvířecí-lidské transplantace, k závěru, že rizika přenosu zvířecích virů, u pacientů a širší veřejnosti, nebyly vyřešeny.To bylo zrušeno v 2009 po přezkoumání nhmrc uvedeno „… rizika, pokud jsou náležitě regulována, jsou minimální a přijatelná vzhledem k potenciálním přínosům.“s odvoláním na mezinárodní vývoj v oblasti řízení a regulace xenotransplantace Světovou zdravotnickou organizací a Evropskou agenturou pro léčivé přípravky.

prasečí endogenní retrovirusyedit

Endogenní retroviry jsou pozůstatky dávných virových infekcí, nalezené v genomech většiny, pokud ne všech, druhů savců. Integrované do chromozomální DNA jsou vertikálně přenášeny dědičností. Vzhledem k mnoha delecím a mutacím, které se v průběhu času hromadí, obvykle nejsou infekční u hostitelského druhu, virus se však může stát infekčním u jiného druhu. PERVS byly původně objeveny jako retrovirové částice uvolněné z kultivovaných prasečích ledvinových buněk. Většina plemen prasat má ve své DNA přibližně 50 PERV genomů. I když je pravděpodobné, že většina z nich jsou vadné, některé mohou být schopen produkovat infekční viry, takže každý proviral genomu musí být sekvenován, aby se určit, které z nich představují hrozbu. Kromě toho by díky komplementaci a genetické rekombinaci mohly dva defektní genomy PERV vyvolat infekční virus. Existují tři podskupiny infekčních Pervů (PERV – A, PERV-B a PERV-C). Experimenty ukázaly, že PERV – A a PERV-B mohou infikovat lidské buňky v kultuře. Dosud žádná experimentální xenotransplantace neprokázala přenos PERV, přesto to neznamená, že infekce PERV u lidí jsou nemožné. Prasečí buňky byly vyvinuty k inaktivaci všech 62 Úchylů v genomu pomocí CRISPR Cas9 genomu úpravy technologie, a eliminovat infekce z prasat na lidské buňky v kultuře.

EthicsEdit

Xenografty jsou kontroverzní procedurou od prvního pokusu. Mnoho lidí, včetně skupin pro práva zvířat, se důrazně staví proti zabíjení zvířat za účelem sběru jejich orgánů pro lidské použití. Žádné z hlavních náboženství nemá námitky proti použití geneticky modifikovaných prasečích orgánů pro transplantaci zachraňující život. Obecně se použití prasečí a kravské tkáně u lidí setkalo s malým odporem, s výjimkou některých náboženských přesvědčení a několika filozofických námitek. Experimentování bez souhlasu doktríny jsou nyní následuje, což nebyl případ v minulosti, což může vést k nové náboženské směry pro další lékařský výzkum na výrazný ekumenický pokyny. „Společným pravidlem“ je mandát Spojených států pro bioetiku od roku 2011.

Historie Xenotransplantace v EthicsEdit

Na začátku 20. století, kdy studie v Xenotransplantace byli teprve na začátku, několik zpochybňována morálka to, obrátil se ke zvířatům jako „přírodní“ alternativu k aloštěpy. Zatímco hraje satirický posmívali Xenografters jako Serge Voronoff, a některé obrázky, které ukazují, citově rozrušený primátů objevil – kdo Voronoff připravil jejich varlata – žádné vážné pokusy byly zatím provedeny vědecké otázky na základě práva zvířat týká. Xenotransplantace nebyla brána vážně, alespoň ve Francii, během první poloviny 20. století.

informovaný souhlas pacientaedit

autonomie a informovaný souhlas jsou důležité při zvažování budoucího použití xenotransplantace. Pacient podstupující xenotransplantaci by si měl být plně vědom postupu a neměl by mít žádnou vnější sílu ovlivňující jejich volbu. Pacient by měl pochopit rizika a přínosy takové transplantace. Nicméně, to bylo navrhl, že přátelé a členové rodiny by měli také dát souhlas, protože následky transplantace jsou vysoké, s potenciálem onemocnění a viry přechod člověka od transplantace. Blízké kontakty jsou ohroženy takovými infekcemi. Monitorování úzkých vztahů může být také vyžadováno, aby se zajistilo, že nedochází k xenozoonóze. Otázka se pak stává: autonomie pacienta stát limited se sídlem na ochotě nebo neochotě přátelům a rodině dát souhlas, a se zásadami důvěrnosti rozbité?

bezpečnost veřejného zdraví je faktorem, který je třeba zvážit. Pokud existuje nějaké riziko pro veřejnost vůbec pro ohnisko z transplantace musí být zavedeny postupy na ochranu veřejnosti. Příjemce transplantace musí nejen pochopit rizika a přínosy, ale společnost musí také pochopit a souhlasit s takovou dohodou.

Etická komise Mezinárodní Xenotransplantace Sdružení poukazuje na jeden zásadní etický problém je společenskou reakci na tento postup. Předpoklad je, že příjemce transplantace budou požádáni, aby podstoupit celoživotní monitoring, který by popíral příjemce schopnost ukončit sledování kdykoliv, což je v přímé opozici Helsinské Deklarace a US Code of Federal Regulations.V roce 2007, xenotransplantace byl zakázán pod etických důvodů ve všech zemích, ale v Argentině, Rusku a na Novém Zélandu. Od té doby byla praxe prováděna pouze při léčbě diabetu typu 1, aby sloužila jako náhrada inzulínových injekcí.

existuje princip, který byl vytvořen Tomem Beauchampem a Jamesem Childressem, který klade důraz na autonomii pacientů, nezlomnost, dobročinnost a spravedlnost. Tyto zásady se zabývají informovaným souhlasem, Hippokratovou přísahou neškodit, aplikovat své dovednosti na pomoc druhým a chránit práva druhých na kvalitní péči.

Xenotransplantace pokyny ve Spojených StatesEdit

Food and Drug Administration (FDA) má také uvedl, že pokud se transplantace uskuteční příjemce musí podstoupit sledování pro ostatní, že příjemce je život a vzdát se svého práva na odstoupení. Důvodem vyžadování celoživotního sledování je riziko akutních infekcí, které se mohou objevit. FDA navrhuje, aby byl implementován pasivní screeningový program a měl by se prodloužit po dobu životnosti příjemce.