immunologische barriersEdit
tot op heden zijn geen onderzoeken naar xenotransplantatie volledig succesvol geweest vanwege de vele obstakels die het gevolg zijn van de reactie van het immuunsysteem van de ontvanger. “Xenozoonoses” zijn een van de grootste bedreigingen voor afwijzingen, omdat het xenogenetische infecties zijn. De introductie van deze micro-organismen zijn een groot probleem dat leidt tot de fatale infecties en vervolgens afstoting van de organen. Deze reactie, die over het algemeen extremer is dan bij allotransplantaties, leidt uiteindelijk tot afwijzing van het xenotransplantaat en kan in sommige gevallen leiden tot de onmiddellijke dood van de ontvanger. Er zijn verschillende soorten afstotingsorgaan xenografts worden geconfronteerd met, deze omvatten hyperacute afstoting, acute vasculaire afstoting, cellulaire afstoting, en chronische afstoting.
een snelle, gewelddadige en hyperacute respons ontstaat als gevolg van antilichamen die aanwezig zijn in het gastorganisme. Deze antilichamen staan bekend als xenoreactive natural antibodies (xnas).
Hyperacute afstotingdit
deze snelle en gewelddadige vorm van afstoting treedt op binnen enkele minuten tot uren na het tijdstip van de transplantatie. Het wordt gemedieerd door de binding van XNAs (xenoreactive natural antilichamen) aan het donorendotheel, waardoor activering van het menselijke complement systeem, wat resulteert in endotheelschade, ontsteking, trombose en necrose van de transplantatie. XNAs wordt eerst geproduceerd en begint in het bloed in pasgeborenen, na kolonisatie van de darm door bacteriën met galactosedelen op hun celwanden te circuleren. De meeste van deze antilichamen zijn de IgM-klasse, maar omvatten ook IgG, en IgA.
het epitoop-xnas-doel is een α-gebonden galactosedeel, Gal-α-1,3-Gal (ook wel α-Gal-epitoop genoemd), geproduceerd door het enzym α-galactosyltransferase. De meeste niet-primaten bevatten dit enzym dus, is dit epitope aanwezig op het orgaanepitheel en wordt waargenomen als een vreemd antigeen door primaten, die het galactosyltransferase-enzym missen. Bij xenotransplantatie van varkens tot primaten herkent XNAs varkensglycoproteïnen van de integrine familie.
de binding van XNAs start complementactivering via de klassieke complementroute. Complementactivering veroorzaakt een cascade van gebeurtenissen die leiden tot: vernietiging van endotheelcellen, bloedplaatjes degranulatie, ontsteking, coagulatie, fibrinedepositie en bloeding. Het eindresultaat is trombose en necrose van het xenotransplantaat.
overwinnen van hyperacute afstoting
aangezien hyperacute afstoting een dergelijke belemmering vormt voor het succes van xenotransplantaten, worden verschillende strategieën onderzocht om dit te verhelpen.:
onderbreking van de complementcascade
- De complementcascade van de ontvanger kan worden geremd door het gebruik van cobra-giffactor (die C3 afbreekt), oplosbare complementreceptor type 1, Anti-C5-antilichamen of C1-remmer (C1-INH). Nadelen van deze aanpak omvatten de toxiciteit van Cobra GIF factor, en vooral deze behandelingen zou het individu beroven van een functionele aanvulling systeem.
transgene organen (genetisch gemanipuleerde varkens)
- 1,3 galactosyltransferase gen knockouts – deze varkens bevatten niet het gen dat codeert voor het enzym dat verantwoordelijk is voor de expressie van het immunogene gal-α-1,3-Gal deel (het α-Gal epitoop).
- verhoogde expressie van H-transferase (α 1,2 fucosyltransferase), een enzym dat concurreert met galactosyltransferase. Experimenten hebben aangetoond dat dit de α-Gal-expressie met 70% vermindert.
- expressie van menselijke complement regulatoren (CD55, CD46 en CD59) om de complement cascade te remmen.
- Plasmaforese, bij mensen om 1,3 galactosyltransferase te verwijderen, vermindert het risico op activering van effectorcellen zoals CTL (CD8 T-cellen), activatie van complementweg en vertraagde type overgevoeligheid (DTH).
Acute vasculaire afstotingdit
ook bekend als vertraagde xenoactieve afstoting, treedt dit type afstoting op bij dissordante xenotransplantaties binnen 2 tot 3 dagen, als hyperacute afstoting wordt voorkomen. Het proces is veel complexer dan hyperacute afstoting en wordt momenteel niet volledig begrepen. De scherpe vasculaire verwerping vereist de novo eiwitsynthese en wordt gedreven door interactie tussen de ENT endothelial cellen en gastheerantilichamen, macrofagen, en bloedplaatjes. De reactie wordt gekenmerkt door een inflammatoir infiltraat van voornamelijk macrofagen en natuurlijke killercellen (met kleine aantallen T-cellen), intravasculaire trombose en fibrinoide necrose van vaatwanden.
Binding van de eerder genoemde XNAs aan het donorendotheel leidt tot de activering van gastheer macrofagen en het endotheel zelf. De endotheliumactivering wordt beschouwd als type II aangezien geninductie en eiwitsynthese betrokken zijn. De binding van XNAs leidt uiteindelijk tot de ontwikkeling van een procoagulant toestand, de secretie van ontstekingscytokines en chemokines, evenals expressie van leukocytenadhesiemoleculen zoals E-selectine, intercellulaire adhesiemolecule-1 (ICAM-1), en vasculaire celadhesiemolecule-1 (VCAM-1).
Deze respons wordt verder bestendigd als een normale binding tussen regulatorische eiwitten en hun liganden die helpen bij de controle van stollings-en ontstekingsreacties. Als gevolg van moleculaire onverenigbaarheden tussen de moleculen van de donor en de ontvanger (zoals belangrijke histocompatibiliteitscomplexe moleculen van varkens en menselijke natural killer-cellen) kan dit echter niet voorkomen.
het Overwinnen van acute vasculaire rejectionEdit
Vanwege de complexiteit, het gebruik van afweeronderdrukkende geneesmiddelen samen met een breed scala van benaderingen zijn noodzakelijk om te voorkomen dat acute vasculaire afwijzing, en omvatten het beheer van een synthetische trombine remmer te moduleren thrombogenesis, uitputting van anti-galactose-antilichamen (XNAs) door technieken zoals immunoadsorption, om te voorkomen dat endotheliale cel activatie en inhibitie van de activering van macrofagen (gestimuleerd door CD4+ T-cellen) en NK-cellen (gestimuleerd door de afgifte van Il-2). Aldus, zou de rol van MHC molecules en de celreacties van t in activering voor elke species combo opnieuw moeten worden beoordeeld.
Accommodatiedit
indien hyperacute en acute vasculaire afstoting worden vermeden, is accommodatie mogelijk, wat de overleving is van het xenotransplantaat ondanks de aanwezigheid van circulerende XNAs. Het transplantaat krijgt een pauze van humorale afstoting wanneer de complementcascade wordt onderbroken, circulerende antilichamen worden verwijderd, of hun functie wordt veranderd, of er een verandering is in de expressie van oppervlakteantigenen op het transplantaat. Dit staat het xenotransplantaat toe om beschermende genen op-te regelen en uit te drukken, die in weerstand tegen verwonding, zoals heme oxygenase-1 (een enzym dat de degradatie van heme katalyseert) helpen.
cellulaire afstoting edit
afstoting van het xenotransplantaat bij hyperacute en acute vasculaire afstoting is te wijten aan de respons van het humorale immuunsysteem, aangezien de respons wordt opgewekt door de XNAs. De cellulaire verwerping is gebaseerd op cellulaire immuniteit, en wordt bemiddeld door natuurlijke moordenaarscellen die in xenograft en T-lymfocyten accumuleren en beschadigen die door MHC molecules door zowel directe als indirecte xenorecognition worden geactiveerd.
In Directe xenorecognitie presenteren antigeen-presenterende cellen van het xenotransplantaat peptiden aan de recipiente CD4+ T-cellen via xenogene MHC klasse II-moleculen, wat resulteert in de productie van interleukine 2 (IL-2). Indirecte xenorecognitie impliceert de presentatie van antigenen van het xenotransplantaat door ontvangende antigeen presenterende cellen aan CD4 + T-cellen. De antigenen van fagocytosed entcellen kunnen ook door de molecules van klasse I MHC van de gastheer aan CD8+ T cellen worden voorgesteld.
de sterkte van cellulaire afstoting bij xenotransplantaten blijft onzeker, maar verwacht wordt dat deze sterker is dan bij allootransplantaten vanwege verschillen in peptiden tussen verschillende dieren. Dit leidt tot meer antigenen die potentieel als buitenlands worden erkend, waardoor een grotere indirecte xenogene reactie wordt opgewekt.
het overwinnen van cellulaire afstotingdit
een voorgestelde strategie om cellulaire afstoting te voorkomen is het induceren van non-respons van donoren met behulp van hematopoietisch chimerisme. De cellen van de donorstam worden geà ntroduceerd in het beendermerg van de ontvanger, waar zij naast de stamcellen van de ontvanger bestaan. De cellen van de beendermergstam leiden tot cellen van alle hematopoietic lijnen, door het proces van hematopoiese. Lymfoïde vooroudercellen worden gecreëerd door dit proces en verplaatsen zich naar de thymus waar negatieve selectie T-cellen elimineert gevonden om reactief te zijn aan zelf. Het bestaan van de cellen van de donorstam in het beendermerg van de ontvanger veroorzaakt donor reactieve T cellen om zelf worden beschouwd en apoptosis ondergaan.
chronische afstotingdit
chronische afstoting is traag en progressief, en treedt meestal op bij transplantaties die de initiële afstotingsfasen overleven. Wetenschappers zijn nog steeds onduidelijk hoe chronische afstoting precies werkt, onderzoek op dit gebied is moeilijk omdat xenografts zelden overleven voorbij de initiële acute afstotingsfasen. Het is echter bekend dat XNAs en het complementsysteem niet primair betrokken zijn. Fibrose in het xenotransplantaat treedt op als gevolg van immuunreacties, cytokines (die fibroblasten stimuleren), of genezing (na cellulaire necrose bij acute afstoting). Misschien is de belangrijkste oorzaak van chronische afstoting arteriosclerose. Lymfocyten, die eerder werden geactiveerd door antigenen in de vaatwand van het transplantaat, activeren macrofagen om gladde spiergroeifactoren af te scheiden. Dit resulteert in een opeenhoping van vlotte spiercellen op de vaatwanden, veroorzakend het verharden en het vernauwen van schepen binnen het transplantaat. Chronische afstoting leidt tot pathologische veranderingen van het orgaan en daarom moeten transplantaties na zoveel jaren worden vervangen. Er wordt ook verwacht dat chronische afstoting agressiever zal zijn bij xenotransplanten in tegenstelling tot allotransplanten.
Dysregulated coagulationEdit
Er zijn succesvolle pogingen ondernomen om knockoutmuizen te creëren zonder α1,3GT; de resulterende vermindering van het zeer immunogene agale epitoop heeft geleid tot een vermindering van het optreden van hyperacute afstoting, maar heeft andere barrières voor xenotransplantatie niet geëlimineerd, zoals ontregelde coagulatie, ook bekend als coagulopathie.
verschillende orgaanxenotransplanten resulteren in verschillende responsen bij stolling. Bij voorbeeld, niertransplantaties resulteren in een hogere graad van coagulopathie, of verminderde stolling, dan harttransplantaties, terwijl de lever xenotransplantaties resulteren in ernstige trombocytopenie, waardoor ontvanger overlijden binnen een paar dagen als gevolg van bloeden. Een andere stollingsstoornis, trombose, kan worden geïnitieerd door reeds bestaande antilichamen die het anticoagulansysteem van proteïne C beïnvloeden. Vanwege dit effect moeten varkensdonoren Uitgebreid worden gescreend vóór transplantatie. Studies hebben ook aangetoond dat sommige varkens transplantatiecellen in staat zijn om menselijke weefselfactorexpressie te induceren, waardoor bloedplaatjes en monocytenaggregatie rond het xenotransplanteerde orgaan wordt gestimuleerd, wat ernstige stolling veroorzaakt. Daarnaast kan spontane accumulatie van bloedplaatjes worden veroorzaakt door contact met pig von Willebrand factor.
net als het α1,3G-epitoop een groot probleem is bij xenotransplantatie, is ook de ontregelde coagulatie een bron van zorg. Transgene varkens die kunnen controleren op variabele stollingsactiviteit op basis van het specifieke getransplanteerde orgaan zou xenotransplantatie een gemakkelijkere oplossing maken voor de 70.000 patiënten per jaar die geen menselijke donatie krijgen van het orgaan of weefsel dat ze nodig hebben.
Fysiologiedit
Er is uitgebreid onderzoek nodig om te bepalen of dierlijke organen de fysiologische functies van menselijke organen kunnen vervangen. Veel problemen zijn onder meer grootte-verschillen in orgaangrootte beperken het bereik van potentiële ontvangers van xenotransplantaten; levensduur-de levensduur van de meeste varkens is ongeveer 15 jaar, op dit moment is het Onbekend of een xenotransplantaat kan langer duren dan dat; hormoon en eiwit verschillen – sommige eiwitten zullen moleculair onverenigbaar zijn, wat kan leiden tot storing van belangrijke regelgevende processen. Deze verschillen maken ook het vooruitzicht van hepatische xenotransplantatie minder veelbelovend, omdat de lever een belangrijke rol speelt bij de productie van zoveel eiwitten;omgeving-bijvoorbeeld varkensharten werken op een andere anatomische plaats en onder andere hydrostatische druk dan bij mensen;temperatuur-de lichaamstemperatuur van varkens is 39 °C (2 °C boven de gemiddelde lichaamstemperatuur van de mens). De implicaties van dit verschil, indien aanwezig, op de activiteit van belangrijke enzymen zijn momenteel onbekend.
Xenozoonosedit
Xenozoonose, ook bekend als zoönose of xenose, is de overdracht van infectieuze agentia tussen soorten via xenotransplantatie. Dier tot mens infectie is normaal gesproken zeldzaam, maar heeft plaatsgevonden in het verleden. Een voorbeeld hiervan is de vogelgriep, toen een influenza A virus werd doorgegeven van vogels op mensen. Xenotransplantatie kan de kans op overdracht van ziekten om 3 redenen verhogen: (1) implantatie breekt de fysieke barrière die normaal helpt om overdracht van ziekten te voorkomen,(2) de ontvanger van de transplantatie zal ernstig immunosuppressed, en (3) menselijke complement regulatoren (CD46, CD55, en CD59) uitgedrukt in transgene varkens zijn aangetoond te dienen als virusreceptoren, en kan ook helpen om virussen te beschermen tegen aanvallen door het complementsysteem.
voorbeelden van virussen die door varkens worden gedragen zijn porcine herpesvirus, rotavirus, parvovirus en circovirus. Varkensherpesvirussen en rotavirussen kunnen door screening uit de donorpool worden verwijderd, maar andere (zoals parvovirus en circovirus) kunnen voedsel en schoeisel besmetten en vervolgens de kudde opnieuw infecteren. Varkens die als orgaandonor worden gebruikt, moeten dus onder strikte regelgeving worden gehuisvest en regelmatig worden gescreend op microben en pathogenen. Onbekende virussen, evenals die niet schadelijk zijn voor het dier, kunnen ook risico ‘ s opleveren. Bijzonder zorgwekkend zijn perv ‘ s (endogene retrovirussen van varkens), verticaal overgedragen microben die in het genomen van varkens worden ingebed. De risico ‘ s met xenosis zijn tweeledig, omdat niet alleen het individu besmet zou kunnen raken, maar een nieuwe infectie een epidemie in de menselijke bevolking zou kunnen initiëren. Vanwege dit risico heeft de FDA voorgesteld dat ontvangers van xenotransplantaten gedurende de rest van hun leven nauwlettend in de gaten worden gehouden en in quarantaine worden geplaatst als zij tekenen van xenose vertonen.bavianen en varkens dragen talloze overdraagbare agentia die in hun natuurlijke gastheer onschadelijk zijn, maar bij de mens uiterst giftig en dodelijk. HIV is een voorbeeld van een ziekte waarvan wordt aangenomen dat deze van apen op mensen is overgesprongen. Onderzoekers weten ook niet of er een uitbraak van infectieziekten zou kunnen optreden en of ze de uitbraak zouden kunnen beheersen, ook al hebben ze maatregelen voor bestrijding. Een ander obstakel dat xenotransplanten onder ogen ziet, is dat van de afstoting van vreemde voorwerpen door het immuunsysteem van het lichaam. Deze antigenen (vreemde voorwerpen) worden vaak behandeld met krachtige immunosuppressiva die op hun beurt de patiënt kwetsbaar kunnen maken voor andere infecties en de ziekte daadwerkelijk kunnen helpen. Dit is de reden dat de organen moeten worden aangepast aan het DNA van de patiënt (histocompatibiliteit).in 2005 heeft de Australian National Health and Medical Research Council (NHMRC) een moratorium van achttien jaar ingesteld op alle transplantatie van dieren op mensen, waarbij werd geconcludeerd dat de risico ‘ s van overdracht van dierlijke virussen op patiënten en de bredere gemeenschap niet waren opgelost.Dit werd ingetrokken in 2009 na een NHMRC beoordeling verklaarde”… de risico ‘ s zijn, mits adequaat gereguleerd, minimaal en aanvaardbaar gezien de potentiële voordelen.”, onder verwijzing naar internationale ontwikkelingen inzake het beheer en de regulering van xenotransplantatie door de Wereldgezondheidsorganisatie en het Europees Geneesmiddelenbureau.
Porcine endogene retrovirusedit
endogene retrovirussen van Porcine zijn resten van oude virale infecties, aangetroffen in de genomen van de meeste, zo niet alle, zoogdiersoorten. Geïntegreerd in het chromosomale DNA, worden zij verticaal overgebracht door overerving. Door de vele verwijderingen en mutaties die ze in de loop van de tijd ophopen, zijn ze meestal niet besmettelijk bij de gastheersoort, maar het virus kan wel besmettelijk worden bij een andere soort. Perv ‘ s werden oorspronkelijk ontdekt als retrovirusdeeltjes die vrijkomen uit gekweekte varkensniercellen. De meeste varkensrassen herbergen ongeveer 50 perv genomen in hun DNA. Hoewel het waarschijnlijk is dat de meesten van deze gebrekkig zijn, kunnen sommigen besmettelijke virussen kunnen produceren zodat moet elk proviral genoom worden gerangschikt om te identificeren welke degenen een bedreiging vormen. Bovendien, door aanvulling en genetische recombinatie, kunnen twee defecte perv genomen leiden tot een besmettelijk virus. Er zijn drie subgroepen van infectieuze perv ’s (PERV-a, PERV-B, en PERV-C). Experimenten hebben aangetoond dat PERV-A en PERV-B menselijke cellen in cultuur kunnen infecteren. Tot op heden hebben geen experimentele xenotransplantaties PERV-overdracht aangetoond, maar dit betekent niet dat PERV-infecties bij mensen onmogelijk zijn. De varkenscellen zijn ontworpen om alle 62 PERVs in het genoom te inactiveren gebruikend het genoom het uitgeven technologie van CRISPR Cas9, en geëlimineerde besmetting van het varken aan menselijke cellen in cultuur.
EthicsEdit
Xenotransplantaten zijn een controversiële procedure sinds ze voor het eerst werden geprobeerd. Velen, waaronder dierenrechtenorganisaties, zijn fel gekant tegen het doden van dieren om hun organen te oogsten voor menselijk gebruik. Geen van de grote religies heeft bezwaar tegen het gebruik van genetisch gemodificeerde varkensorganen voor levensreddende transplantatie. Over het algemeen is het gebruik van varkens-en koeienweefsel bij mensen met weinig weerstand tegemoet getreden, op enkele religieuze overtuigingen en enkele filosofische bezwaren na. Experimenten zonder toestemming worden nu doctrines gevolgd, wat in het verleden niet het geval was, wat kan leiden tot nieuwe religieuze richtlijnen voor verder medisch onderzoek naar uitgesproken oecumenische richtlijnen. De “Common Rule” is het Amerikaanse bio-ethiek mandaat vanaf 2011.
geschiedenis van xenotransplantatie in EthicsEdit
aan het begin van de 20e eeuw, toen Studies in xenotransplantatie nog maar net begonnen, twijfelden weinigen aan de moraliteit ervan, waarbij dieren als een “natuurlijk” alternatief voor allografts werden gebruikt. Hoewel satirische toneelstukken Xenografers als Serge Voronoff bespotten, en er beelden verschenen van emotioneel radeloze primaten – die Voronoff had beroofd van hun testikels – werden er nog geen serieuze pogingen gedaan om de wetenschap in vraag te stellen die gebaseerd was op bezorgdheid over dierenrechten. Xenotransplantatie werd in de eerste helft van de 20e eeuw niet serieus genomen, althans niet in Frankrijk.
Informed consent of patientEdit
autonomie en informed consent zijn belangrijk bij het overwegen van het toekomstige gebruik van xenotransplantatie. Een patiënt die xenotransplantatie ondergaat, moet volledig op de hoogte zijn van de procedure en mag geen invloed van buitenaf hebben op zijn keuze. De patiënt moet de risico ‘ s en voordelen van een dergelijke transplantatie begrijpen. Er is echter voorgesteld om ook vrienden en familieleden toestemming te geven, omdat de gevolgen van transplantatie groot zijn en de kans bestaat dat ziekten en virussen na transplantatie op mensen overgaan. Nauwe contacten lopen risico op dergelijke infecties. Toezicht op nauwe relaties kan ook nodig zijn om ervoor te zorgen dat xenozoonose niet optreedt. De vraag wordt dan: wordt de autonomie van de patiënt beperkt op basis van de bereidheid of onwil van vrienden en familie om toestemming te geven, en worden de principes van vertrouwelijkheid geschonden?
de veiligheid van de volksgezondheid is een factor die in aanmerking moet worden genomen. Als er überhaupt een risico voor de bevolking bestaat voor een uitbraak door transplantatie, moeten er procedures zijn om de bevolking te beschermen. Niet alleen moet de ontvanger van de transplantatie de risico ‘ s en voordelen begrijpen, maar ook de samenleving moet een dergelijke overeenkomst begrijpen en ermee instemmen.de Ethische Commissie van de International Xenotransplantation Association wijst op een belangrijke ethische kwestie is de maatschappelijke reactie op een dergelijke procedure. De aanname is dat de ontvanger van de transplantatie zal worden gevraagd om een levenslange monitoring te ondergaan, wat de ontvanger de mogelijkheid zou ontzeggen om de monitoring te allen tijde te beëindigen, wat in direct verzet is tegen de Verklaring van Helsinki en de Amerikaanse Code of Federal Regulations.In 2007, xenotransplantatie werd verboden op ethische gronden in alle landen, behalve Argentinië, Rusland en Nieuw-Zeeland. Sindsdien is de praktijk alleen uitgevoerd voor de behandeling van diabetes type 1 om te dienen als vervanging voor insuline-injecties.er is een principe dat werd bedacht door Tom Beauchamp en James Childress dat de nadruk legt op autonomie van de patiënt, non-maleficence, weldadigheid en rechtvaardigheid. Deze principes gaan over informed consent, de eed van Hippocrates om geen kwaad te doen, iemands vaardigheid toe te passen om anderen te helpen, en het beschermen van de rechten van anderen op kwaliteitszorg, respectievelijk.
richtlijnen voor xenotransplantatie in de Verenigde Staten Edit
De Food and Drug Administration (FDA) heeft ook verklaard dat als een transplantatie plaatsvindt, de ontvanger gedurende de rest van zijn leven gecontroleerd moet worden en afstand moet doen van zijn recht om zich terug te trekken. De reden voor levenslange monitoring is te wijten aan het risico op acute infecties die kunnen optreden. De FDA stelt voor dat een passief screeningsprogramma moet worden uitgevoerd en moet verlengen voor de levensduur van de ontvanger.