immunológiai gátakszerkesztés
a xenotranszplantációs kísérletek a mai napig nem voltak teljesen sikeresek a recipiens immunrendszerének válaszából eredő számos akadály miatt. A “xenozoonózisok” az elutasítások egyik legnagyobb fenyegetése, mivel ezek xenogenetikai fertőzések. Ezeknek a mikroorganizmusoknak a bevezetése nagy kérdés, amely halálos fertőzésekhez, majd a szervek elutasításához vezet. Ez a válasz, amely általában szélsőségesebb, mint az allotranszplantációknál, végül a xenograft elutasítását eredményezi, és bizonyos esetekben a recipiens azonnali halálához vezethet. Számos típusú kilökődés szerv xenograftok szembesülnek, ezek közé tartozik a hiperakut kilökődés, akut vaszkuláris kilökődés, sejt kilökődés, krónikus kilökődés.
gyors, erőszakos és hiperakut válasz jön létre a gazdaszervezetben jelen lévő antitestek eredményeként. Ezeket az antitesteket xenoreaktív természetes antitesteknek (XNAs) nevezik.
Hyperacute rejectionEdit
Ez a gyors és erőszakos típusú kilökődés a transzplantáció időpontjától számított perceken vagy órákon belül következik be. Közvetíti az XNAs (xenoreaktív természetes antitestek) kötődését a donor endotheliumhoz, ami az emberi komplement rendszer aktiválódását okozza, ami endothel károsodást, gyulladást, trombózist és a transzplantáció nekrózisát eredményezi. Az XNAs-t először újszülöttekben állítják elő és kezdik keringeni a vérben, miután a bél baktériumokkal kolonizálódott, sejtfalukon galaktóz részekkel. Ezen antitestek többsége az IgM osztály, de magában foglalja az IgG-t és az IgA-t is.
az XNAs epitóp célpontja egy gal-1,3 Gal (más néven a gal-Gal epitóp), amelyet a gal-galaktozil transzferáz enzim termel. A legtöbb nem főemlős tartalmazza ezt az enzimet, így ez az epitóp jelen van a szerv epitheliumán, és idegen antigénként érzékelik a főemlősök, amelyekből hiányzik a galaktozil-transzferáz enzim. A sertés – főemlős xenotranszplantációban az XNAs felismeri az integrin család sertés glikoproteinjeit.
az XNAs kötése KOMPLEMENT aktiválást kezdeményez a klasszikus KOMPLEMENT útvonalon keresztül. A komplement aktiváció olyan események kaszkádját okozza, amelyek az endothel sejtek pusztulásához, vérlemezke degranulációhoz, gyulladáshoz, koagulációhoz, fibrin lerakódáshoz és vérzéshez vezetnek. A végeredmény a xenograft trombózisa és nekrózisa.
a hiperakut elutasítás leküzdése
mivel a hiperakut elutasítás ilyen akadályt jelent a xenograftok sikerében, számos stratégiát vizsgálnak annak leküzdésére:
a komplement kaszkád megszakítása
- a recipiens KOMPLEMENT kaszkádja gátolható cobra méreg faktor (amely lebontja a C3-t), oldható KOMPLEMENT receptor 1.Típus, anti-C5 antitestek, vagy C1 inhibitor (C1-INH). Ennek a megközelítésnek a hátrányai közé tartozik a kobra méreg faktor toxicitása, és ami a legfontosabb, ezek a kezelések megfosztanák az egyént egy funkcionális KOMPLEMENT rendszertől.
transzgenikus szervek (géntechnológiával módosított sertések)
- 1,3 galaktozil – transzferáz génkiütések-ezek a sertések nem tartalmazzák azt a gént, amely az immunogén Gal- ++ -1,3 Gal rész expressziójáért felelős enzimet kódolja (a).
- a Galaktozil-transzferázzal versengő enzim, a H-transzferáz (1,2 fukozil-transzferáz) fokozott expressziója. A kísérletek azt mutatták, hogy ez 70%-kal csökkenti az oxigén-Gal expressziót.
- az emberi KOMPLEMENT szabályozók (CD55, CD46 és CD59) expressziója a komplement kaszkád gátlására.
- az 1,3 galaktozil-transzferáz eltávolítására emberben alkalmazott plazmaforézis csökkenti az effektor sejtek, például a CTL (CD8 T-sejtek), a komplement útvonal aktiválása és a késleltetett típusú túlérzékenység (DTH) aktiválódásának kockázatát.
akut vaszkuláris kilökődés
késleltetett xenoaktív kilökődésként is ismert, ez a fajta kilökődés diszkordáns xenograftokban 2-3 napon belül fordul elő, ha a hiperakut kilökődést megakadályozzák. A folyamat sokkal összetettebb, mint a hiperakut elutasítás, és jelenleg nem teljesen ismert. Az akut vascularis kilökődés de novo fehérjeszintézist igényel, és a graft endothel sejtek és a gazdaszervezet antitestjei, a makrofágok és a vérlemezkék közötti kölcsönhatások vezérlik. A választ leginkább makrofágok és természetes gyilkos sejtek (kis számú T-sejt) gyulladásos infiltrációja, intravaszkuláris trombózis és az érfalak fibrinoid nekrózisa jellemzi.
a korábban említett XNAs kötődése a donor endotheliumhoz a gazda makrofágok, valamint maga az endothelium aktiválódásához vezet. Az endothelium aktiváció II-es típusnak tekinthető, mivel a génindukció és a fehérjeszintézis szerepet játszik. Az XNAs kötődése végül prokoaguláns állapot kialakulásához, gyulladásos citokinek és kemokinek szekréciójához, valamint leukocita adhéziós molekulák, például E-szelektin, intercelluláris adhéziós molekula-1 (ICAM-1) és vaszkuláris sejtadhéziós molekula-1 (VCAM-1) expressziójához vezet.
Ez a válasz tovább állandósul, mivel a szabályozó fehérjék és ligandumaik általában kötődnek a koagulációs és gyulladásos válaszok szabályozásához. A donor és a recipiens molekulái (mint például a sertés fő hisztokompatibilitási komplex molekulái és az emberi természetes gyilkos sejtek) közötti molekuláris inkompatibilitás miatt azonban ez nem fordulhat elő.
az akut vaszkuláris kilökődés leküzdése
összetettsége miatt az immunszuppresszív gyógyszerek és a megközelítések széles skálája szükséges az akut vaszkuláris kilökődés megelőzéséhez, és magában foglalja a szintetikus trombin inhibitor beadását a trombogenezis modulálására, az anti-galaktóz antitestek (XNAs) kimerülését olyan technikákkal, mint az immunadszorpció, az endothel sejtek aktivációjának megakadályozása, valamint a makrofágok (CD4+ T sejtek által stimulált) és az NK sejtek aktiválásának gátlását (az Il-2 felszabadulása által stimulált). Így az MHC-molekulák és a T-sejt-válaszok szerepét az aktiválásban újra kell értékelni minden egyes fajkombináció esetében.
AccommodationEdit
hiperakut és akut vaszkuláris kilökődés elkerülése esetén lehetséges a szállás, ami a xenograft túlélése a keringő XNAs jelenléte ellenére. A graft szünetet kap a humorális kilökődéstől, amikor a komplement kaszkád megszakad, a keringő antitesteket eltávolítják, vagy funkciójuk megváltozik, vagy megváltozik a felületi antigének expressziója a Grafton. Ez lehetővé teszi a xenograft számára, hogy szabályozza és kifejezze a védő géneket, amelyek elősegítik a sérülésekkel szembeni ellenállást, mint például a hem oxigenáz-1 (egy enzim, amely katalizálja a hem lebomlását).
celluláris elutasításszerkesztés
a xenograft elutasítása hiperakut és akut vaszkuláris kilökődésben a humorális immunrendszer válaszának köszönhető, mivel a választ az XNAs váltja ki. A sejtkilökődés a sejtes immunitáson alapul, és természetes gyilkos sejtek közvetítik, amelyek felhalmozódnak és károsítják a xenograftot és a T-limfocitákat, amelyeket az MHC molekulák aktiválnak mind közvetlen, mind közvetett xenorecognition révén.
közvetlen xenorecognition, antigén bemutató sejtek a xenograft jelen peptidek recipiens CD4+ T sejtek xenogén MHC II osztályú molekulák, így a termelés interleukin 2 (IL-2). A közvetett xenorecognition magában foglalja az antigének bemutatását a xenograftból recipiens antigén prezentáló sejtek által CD4+ T sejtek. A fagocitózisos graft sejtek antigénjeit a gazdaszervezet I. osztályú MHC molekulái is bemutathatják CD8+ T sejteknek.
a xenograftokban a sejtkilökődés erőssége továbbra is bizonytalan, azonban várhatóan erősebb lesz, mint az allograftokban, a különböző állatok közötti peptidek különbségei miatt. Ez több antigénhez vezet, amelyek potenciálisan idegennek tekinthetők, ezáltal nagyobb közvetett xenogén választ váltanak ki.
a celluláris rejekció leküzdése
a sejtkilökődés elkerülésére javasolt stratégia a donor nem reagálóképességének kiváltása hematopoietikus kimérizmus alkalmazásával. A Donor őssejteket a recipiens csontvelőjébe vezetik be, ahol együtt élnek a recipiens őssejtjeivel. A csontvelő őssejtjei a hematopoiesis folyamatán keresztül minden hematopoietikus vonal sejtjeit eredményezik. A limfoid progenitor sejtek ezzel a folyamattal jönnek létre, és a csecsemőmirigybe költöznek, ahol a negatív szelekció kiküszöböli az önmagára reagáló T-sejteket. A donor őssejtek jelenléte a recipiens csontvelőjében a donor reaktív T-sejteket önmagának tekinti és apoptózison megy keresztül.
krónikus kilökődés
a krónikus kilökődés lassú és progresszív, és általában olyan transzplantációkban fordul elő, amelyek túlélik a kilökődés kezdeti fázisát. A tudósok még mindig nem tisztázottak, hogy a krónikus kilökődés pontosan hogyan működik, a kutatás ezen a területen nehéz, mivel a xenograftok ritkán élnek túl a kezdeti akut kilökődési fázisokon. Ennek ellenére ismert, hogy az XNAs és a komplement rendszer nem elsősorban érintett. A xenograftban a fibrózis immunreakciók, citokinek (amelyek stimulálják a fibroblasztokat) vagy gyógyulás (akut kilökődés esetén a sejt nekrózisát követően) következik be. Talán a krónikus kilökődés fő oka az arterioszklerózis. A limfociták, amelyeket korábban antigének aktiváltak a graft érfalában, aktiválják a makrofágokat a simaizom növekedési faktorok kiválasztására. Ennek eredményeként simaizomsejtek képződnek az érfalakon, ami a Grafton belüli erek megkeményedését és szűkülését okozza. A krónikus kilökődés a szerv patológiás változásaihoz vezet, ezért a transzplantációkat oly sok év után ki kell cserélni. Az is várható, hogy a krónikus kilökődés agresszívebb lesz a xenotranszplantációkban, szemben az allotranszplantációkkal.
Dysregulated coagulationEdit
sikeres erőfeszítéseket tettek a kiütéses egerek létrehozására anélkül,hogy a 1, 3GT; az erősen immunogén Aga epitóp csökkenése a hiperakut kilökődés előfordulásának csökkenését eredményezte, de nem szüntette meg a xenotranszplantáció egyéb akadályait, például a szabályozatlan koagulációt, más néven koagulopátiát.
a különböző szervi xenotranszplantátumok eltérő választ eredményeznek a véralvadásban. Például a veseátültetés magasabb fokú koagulopátiát vagy csökkent véralvadást eredményez, mint a szívátültetés, míg a máj xenograftjai súlyos thrombocytopeniát eredményeznek, ami vérzés miatt néhány napon belül recipiens halált okoz. Alternatív alvadási rendellenességet, trombózist indíthatnak a protein C antikoaguláns rendszert befolyásoló, már létező antitestek. E hatás miatt a sertésdonorokat a transzplantáció előtt alaposan meg kell vizsgálni. A vizsgálatok azt is kimutatták, hogy egyes sertéstranszplantált sejtek képesek indukálni az emberi szöveti faktor expresszióját, ezáltal stimulálva a vérlemezkék és a monocita aggregációt a xenotranszplantált szerv körül, súlyos véralvadást okozva. Ezenkívül a spontán vérlemezke felhalmozódást a pig von Willebrand faktorral való érintkezés okozhatja.
csakúgy,mint a A xenotranszplantáció egyik fő problémája a 3G epitóp, így a szabályozatlan koaguláció is aggodalomra ad okot. A transzgenikus sertések, amelyek az átültetett specifikus szerv alapján képesek ellenőrizni a változó koaguláns aktivitást, a xenotranszplantációt könnyebben elérhető megoldássá tennék az évente 70 000 beteg számára, akik nem kapnak emberi adományt a szükséges szervből vagy szövetből.
PhysiologyEdit
kiterjedt kutatásokra van szükség annak meghatározásához, hogy az állati szervek helyettesíthetik-e az emberi szervek fiziológiai funkcióit. Számos kérdés magában foglalja a méret-a szervek méretének különbségei korlátozzák a xenotranszplantációk potenciális befogadóinak körét; hosszú élettartam – a legtöbb sertés élettartama nagyjából 15 év, jelenleg nem ismert, hogy egy xenograft képes – e ennél tovább tartani; hormon-és fehérje különbségek-egyes fehérjék molekulárisan inkompatibilisek lesznek, ami a fontos szabályozási folyamatok meghibásodását okozhatja. Ezek a különbségek a máj xenotranszplantációjának kilátásait is kevésbé ígéretesvé teszik,mivel a máj fontos szerepet játszik oly sok fehérje előállításában; környezet-például a sertésszív más anatómiai helyen és más hidrosztatikus nyomás alatt működik, mint az embereknél;hőmérséklet-a sertések testhőmérséklete 39 C (2 cc az átlagos emberi testhőmérséklet felett). Ennek a különbségnek a fontos enzimek aktivitására gyakorolt hatása, ha van ilyen, jelenleg nem ismert.
XenozoonosisEdit
a Xenozoonosis, más néven zoonosis vagy xenosis, a fertőző ágensek Fajok közötti átvitele xenografton keresztül. Az állati-emberi fertőzés általában ritka, de a múltban előfordult. Ilyen például a madárinfluenza, amikor az A-influenza vírus átkerült a madarakról az emberekre. A xenotranszplantáció 3 okból növelheti a betegség átvitelének esélyét: (1) az implantáció megsérti azt a fizikai gátat, amely általában segít megelőzni a betegség átvitelét, (2) a transzplantáció címzettje súlyosan immunszuppresszált lesz, és (3) kimutatták, hogy a transzgenikus sertésekben expresszált humán KOMPLEMENT szabályozók (CD46, CD55 és CD59) vírusreceptorként szolgálnak, és segíthetnek megvédeni a vírusokat a komplement rendszer támadásaitól.
a sertések által hordozott vírusok közé tartozik a sertés herpeszvírus, a rotavírus, a parvovírus és a circovírus. A sertés herpeszvírusok és a rotavírusok szűréssel eltávolíthatók a donorállományból, de mások (például a parvovírus és a circovírus) szennyezhetik az ételt és a lábbelit, majd újra megfertőzhetik az állományt. Ezért a szervdonorként használt sertéseket szigorú előírások szerint kell elhelyezni, és rendszeresen szűrni kell a mikrobák és kórokozók szempontjából. Az ismeretlen vírusok, valamint azok, amelyek nem károsak az állatban, szintén kockázatot jelenthetnek. Különös aggodalomra adnak okot a PERV-k (sertés endogén retrovírusok), vertikálisan továbbított mikrobák, amelyek beágyazódnak a sertés genomjába. A xenózis kockázata kettős, mivel nemcsak az egyén fertőződhet meg, hanem egy új fertőzés járványt indíthat el az emberi populációban. E kockázat miatt az FDA azt javasolta, hogy a xenotranszplantáltakat életük hátralévő részében szorosan figyelemmel kell kísérni, és karanténba kell helyezni, ha xenózis jeleit mutatják.
a páviánok és a sertések számtalan transzmittálható anyagot hordoznak, amelyek ártalmatlanok a természetes gazdaszervezetükben, de rendkívül mérgezőek és halálosak az emberekben. A HIV egy olyan betegség példája, amelyről úgy gondolják, hogy majmokról emberre ugrott. A kutatók azt sem tudják, hogy előfordulhat-e fertőző betegségek kitörése, és hogy képesek-e megfékezni a járványt, annak ellenére, hogy rendelkeznek ellenőrzési intézkedésekkel. A xenotranszplantációkkal szembeni másik akadály az, hogy a szervezet immunrendszere elutasítja az idegen tárgyakat. Ezeket az antigéneket (idegen tárgyakat) gyakran erős immunszuppresszív gyógyszerekkel kezelik, amelyek viszont sebezhetővé tehetik a beteget más fertőzésekkel szemben, és ténylegesen segítik a betegséget. Ez az oka annak, hogy a szerveket meg kell változtatni, hogy illeszkedjenek a betegek DNS-éhez (hisztokompatibilitás).
2005-ben az Ausztrál Nemzeti Egészségügyi és Orvosi Kutatási Tanács (NHMRC) tizennyolc éves moratóriumot hirdetett minden állatról emberre történő átültetésre, arra a következtetésre jutva, hogy az állati vírusok betegekre és a szélesebb közösségre történő átvitelének kockázata nem oldódott meg.Ezt 2009-ben hatályon kívül helyezték, miután az NHMRC felülvizsgálata kijelentette:”… a kockázatok, ha megfelelően szabályozottak, minimálisak és elfogadhatóak a lehetséges előnyök miatt.”, idézve az Egészségügyi Világszervezet és az Európai Gyógyszerügynökség által a xenotranszplantáció kezelésével és szabályozásával kapcsolatos nemzetközi fejleményeket.
sertés endogén retrovírusokszerkesztés
az endogén retrovírusok az ősi vírusfertőzések maradványai, amelyek a legtöbb, ha nem az összes emlősfaj genomjában megtalálhatók. A kromoszómális DNS-be integrálva vertikálisan öröklődnek. Az idővel felhalmozódó számos deléció és mutáció miatt általában nem fertőzőek a gazdaszervezetben, azonban a vírus más fajokban is fertőzővé válhat. A PERV-ket eredetileg retrovírus részecskékként fedezték fel tenyésztett sertés vesesejtjeiből. A legtöbb sertésfajta körülbelül 50 Perverz genomot tartalmaz a DNS-ben. Bár valószínű, hogy ezek többsége hibás, egyesek képesek lehetnek fertőző vírusok előállítására, ezért minden provirális genomot szekvenálni kell annak azonosítására, hogy melyek jelentenek veszélyt. Ezenkívül a komplementáció és a genetikai rekombináció révén két hibás Perverz Genom fertőző vírust eredményezhet. A fertőző perv-k három alcsoportja van (PERV-a, PERV-B és PERV-C). Kísérletek kimutatták, hogy a PERV – A és a PERV-B képes megfertőzni az emberi sejteket a tenyészetben. A mai napig egyetlen kísérleti xenotranszplantáció sem bizonyította a perverz transzmissziót, ez azonban nem jelenti azt, hogy az emberekben a perverz fertőzések lehetetlenek. A sertéssejteket úgy tervezték, hogy inaktiválják mind a 62 perv-t a genomban a CRISPR Cas9 genomszerkesztő technológiával, és megszüntették a fertőzést a sertésből az emberi sejtekbe a tenyészetben.
EthicsEdit
a xenograftok az első kísérletük óta ellentmondásos eljárás. Sokan, köztük állatjogi csoportok, határozottan ellenzik az állatok leölését, hogy szerveiket emberi felhasználásra betakarítsák. Egyik nagy vallás sem ellenzi a géntechnológiával módosított sertésszervek használatát életmentő transzplantációhoz. Általánosságban elmondható, hogy a sertés-és tehénszövet használata az emberekben kevés ellenállással találkozott, kivéve néhány vallási meggyőződést és néhány filozófiai kifogást. Kísérletezés beleegyezés nélkül doktrínák most követi, ami nem volt a helyzet a múltban, ami oda vezethet, hogy az új vallási iránymutatások további orvosi kutatás kifejezett ökumenikus iránymutatások. A “közös szabály” az Egyesült Államok bioetikai megbízatása 2011-től.
A xenotranszplantáció története az etikában
a 20.század elején, amikor a Xenotranszplantációval kapcsolatos tanulmányok még csak most kezdődtek, kevesen kérdőjelezték meg annak erkölcsét, az állatokhoz fordulva, mint az allograftok “természetes” alternatívájaként. Míg a szatirikus színdarabok kigúnyolták az olyan Xenograftereket, mint Serge Voronoff, és megjelentek néhány olyan kép, amely érzelmileg zaklatott főemlősöket mutat – akiket Voronoff megfosztott a heréjétől -, addig még nem tettek komoly kísérleteket az állatjogi aggályokon alapuló tudomány megkérdőjelezésére. A xenotranszplantációt nem vették komolyan, legalábbis Franciaországban, a 20.század első felében.
A beteg tájékozott beleegyezése
az autonómia és a tájékozott beleegyezés fontos a xenotranszplantáció jövőbeli alkalmazásának mérlegelésekor. A xenotranszplantáción átesett betegnek teljes mértékben tisztában kell lennie az eljárással, és nem szabad, hogy külső erő befolyásolja választását. A betegnek tisztában kell lennie az ilyen transzplantáció kockázataival és előnyeivel. Ugyanakkor azt javasolták, hogy a barátok és a családtagok is hozzájáruljanak, mert a transzplantáció következményei magasak, és a betegségek és vírusok átterjedhetnek az emberre a transzplantációból. A szoros kapcsolatok veszélyeztetik az ilyen fertőzéseket. A szoros kapcsolatok figyelemmel kísérésére is szükség lehet annak biztosítására, hogy a xenozoonosis ne forduljon elő. Ekkor felmerül a kérdés: a beteg autonómiája korlátozottá válik-e a barátok és a család beleegyezési hajlandósága vagy hajlandósága alapján, és megsértik-e a titoktartás alapelveit?
a közegészség biztonságát figyelembe kell venni. Ha a transzplantáció okozta járványkitörés a lakosságot egyáltalán veszélyezteti, a lakosság védelmét szolgáló eljárásokkal kell rendelkezni. Nem csak a transzplantáció befogadójának kell megértenie a kockázatokat és az előnyöket, hanem a társadalomnak is meg kell értenie és bele kell egyeznie egy ilyen megállapodásba.
a nemzetközi Xenotranszplantációs Szövetség Etikai Bizottsága rámutat, hogy az egyik legfontosabb etikai kérdés az ilyen eljárásra adott társadalmi válasz. A feltételezés az, hogy a transzplantáció címzettjét felkérik az egész életen át tartó megfigyelésre, amely megtagadná a befogadótól, hogy bármikor megszakítsa a megfigyelést, ami közvetlenül ellentétes a Helsinki nyilatkozattal és az Egyesült Államok Szövetségi kódexével Regulations.In 2007-ben Argentínán, Oroszországon és Új-Zélandon kívül minden országban betiltották a xenotranszplantációt. Azóta a gyakorlatot csak az 1. típusú cukorbetegség kezelésére végezték, hogy helyettesítsék az inzulin injekciókat.van egy elv, amelyet Tom Beauchamp és James Childress alkotott meg, amely a beteg autonómiájára, a nem rosszindulatra, a jótékonyságra és az igazságosságra helyezi a hangsúlyt. Ezek az elvek a tájékozott beleegyezéssel, a hippokratészi esküvel foglalkoznak, hogy nem ártanak, alkalmazzák az ember képességeit mások megsegítésére,és védik mások jogait a minőségi ellátáshoz.
xenotranszplantációs irányelvek az Egyesült Államokbanszerkesztés
a Food and Drug Administration (FDA) azt is kijelentette, hogy ha transzplantációra kerül sor, a recipiens életének hátralévő részében ellenőrizni kell, és le kell mondania az elállási jogáról. Az egész életen át tartó megfigyelés megkövetelésének oka az esetleges akut fertőzések kockázata. Az FDA azt javasolja, hogy passzív szűrési programot kell végrehajtani, és meg kell hosszabbítani a recipiens életét.