Xenotransplant

bariere Imunologiceedit

până în prezent, niciun studiu privind xenotransplantul nu a avut succes în totalitate din cauza numeroaselor obstacole care decurg din răspunsul sistemului imunitar al beneficiarului. „Xenozoonozele” sunt una dintre cele mai mari amenințări la respingeri, deoarece sunt infecții xenogenetice. Introducerea acestor microorganisme sunt o mare problemă care duce la infecții fatale și apoi respingerea organelor. Acest răspuns, care este în general mai extrem decât în alotransplantări, duce în cele din urmă la respingerea xenogrefei și poate duce, în unele cazuri, la moartea imediată a destinatarului. Există mai multe tipuri de xenogrefe de organe de respingere cu care se confruntă, acestea includ respingerea hiperacută, respingerea vasculară acută, respingerea celulară și respingerea cronică.

un răspuns rapid, violent și hiperacut vine ca urmare a anticorpilor prezenți în organismul gazdă. Acești anticorpi sunt cunoscuți ca anticorpi naturali xenoreactivi (XNAs).

Rejectionedit Hiperacut

acest tip rapid și violent de respingere are loc în câteva minute până la ore de la momentul transplantului. Este mediată de legarea XNAs (anticorpi naturali xenoreactivi) la endoteliul donator, provocând activarea sistemului complementului uman, ceea ce duce la leziuni endoteliale, inflamații, tromboză și necroză a transplantului. XNAs sunt produse mai întâi și încep să circule în sânge la nou-născuți, după colonizarea intestinului de către bacterii cu fragmente de galactoză pe pereții lor celulari. Majoritatea acestor anticorpi sunt clasa IgM, dar includ și IgG și IgA.

epitopul XNAs țintă este o porțiune de galactoză legată de centurile de viteză, Gal-XV-1,3 Gal (numită și epitopul de tip centimetric), produsă de enzima galactozil transferază de tip centimetric. Majoritatea non-primatelor conțin această enzimă astfel, acest epitop este prezent pe epiteliul organului și este perceput ca un antigen străin de primate, cărora le lipsește enzima galactozil transferază. La xenotransplantul de porc până la primat, XNAs recunosc glicoproteinele porcine din familia integrinelor.legarea XNAs inițiază activarea complementului prin calea clasică a complementului. Activarea complementului provoacă o cascadă de evenimente care duc la: distrugerea celulelor endoteliale, degranularea trombocitelor, inflamația, coagularea, depunerea fibrinei și hemoragia. Rezultatul final este tromboza și necroza xenogrefei.

depășirea respingerii hiperacuteedit

deoarece respingerea hiperacută prezintă o astfel de barieră în calea succesului xenogrefelor, mai multe strategii de depășire a acesteia sunt în curs de investigare:

întreruperea cascadei complementului

• Cascada complementului destinatarului poate fi inhibată prin utilizarea factorului de venin de cobră (care epuizează C3), a receptorului complementului solubil de tip 1, a anticorpilor anti-C5 sau a inhibitorului C1 (C1-INH). Dezavantajele acestei abordări includ toxicitatea factorului de venin de cobră și, cel mai important, aceste tratamente ar priva individul de un sistem funcțional de complement.

organe transgenice (porcine modificate genetic)

• 1,3 galactozil transferază – acești porci nu conțin gena care codifică enzima responsabilă de exprimarea fracțiunii imunogene gal-galacto-1,3 Gal (epitopul GAL-galacto).
• Expresie crescută a H-transferazei (1,2 fucosiltransferazei), o enzimă care concurează cu galactozil transferaza. Experimentele au arătat că acest lucru reduce expresia gal-gal cu 70%.
• expresia regulatorilor complementului uman (CD55, CD46 și CD59) pentru a inhiba Cascada complementului.
• Plasmaphoresis, la om pentru a elimina galactoziltransferaza 1,3, reduce riscul de activare a celulelor efectoare, cum ar fi CTL (celulele T CD8), activarea căii complementului și hipersensibilitatea de tip întârziat (DTH).

Rejecție vasculară Acutăedit

de asemenea, cunoscut sub numele de respingere xenoactivă întârziată, acest tip de respingere apare în xenogrefe discordante în decurs de 2 până la 3 zile, dacă respingerea hiperacută este prevenită. Procesul este mult mai complex decât respingerea hiperacută și în prezent nu este complet înțeles. Rejetul vascular acut necesită sinteza proteinelor de novo și este determinat de interacțiunile dintre celulele endoteliale ale grefei și anticorpii gazdă, macrofagele și trombocitele. Răspunsul se caracterizează printr-un infiltrat inflamator de macrofage și celule ucigașe naturale (cu un număr mic de celule T), tromboză intravasculară și necroză fibrinoidă a pereților vaselor.legarea XNAs-urilor menționate anterior la endoteliul donator duce la activarea macrofagelor gazdă, precum și a endoteliului în sine. Activarea endoteliului este considerată de tip II, deoarece sunt implicate inducția genei și sinteza proteinelor. Legarea XNAs duce în cele din urmă la dezvoltarea unei stări procoagulante, secreția de citokine inflamatorii și chemokine, precum și expresia moleculelor de adeziune a leucocitelor, cum ar fi e-selectina, molecula de adeziune intercelulară-1 (ICAM-1) și molecula de adeziune a celulelor vasculare-1 (VCAM-1).

acest răspuns este perpetuat în continuare, deoarece legarea normală între proteinele reglatoare și liganzii lor ajută la controlul coagulării și al răspunsurilor inflamatorii. Cu toate acestea, din cauza incompatibilităților moleculare dintre moleculele speciei donatoare și primitoare (cum ar fi moleculele complexe de histocompatibilitate majoră porcină și celulele ucigașe naturale umane), acest lucru poate să nu apară.

depășirea respingerii vasculare acutedit

datorită complexității sale, utilizarea medicamentelor imunosupresoare împreună cu o gamă largă de abordări sunt necesare pentru a preveni respingerea vasculară acută și includ administrarea unui inhibitor sintetic de trombină pentru a modula trombogeneza, epuizarea anticorpilor anti-galactoză (XNAs) prin tehnici precum imunoadsorbția, pentru a preveni activarea celulelor endoteliale și inhibarea activării macrofagelor (stimulate de celulele T CD4+) și celulele NK (stimulate de eliberarea Il-2). Astfel, rolul moleculelor MHC și al răspunsurilor celulelor T în Activare ar trebui reevaluat pentru fiecare combo de specii.

Acomodareedit

dacă se evită respingerea vasculară hiperacută și acută, este posibilă acomodarea, care este supraviețuirea xenogrefei în ciuda prezenței XNAs circulante. Grefei i se dă o pauză de la respingerea umorală atunci când Cascada complementului este întreruptă, anticorpii circulanți sunt îndepărtați sau funcția lor este schimbată sau există o schimbare în expresia antigenelor de suprafață pe grefă. Acest lucru permite xenogrefei să regleze și să exprime gene protectoare, care ajută la rezistența la leziuni, cum ar fi heme oxigenaza-1 (o enzimă care catalizează degradarea hem).

respingerea Celularăedit

respingerea xenogrefei în respingerea vasculară hiperacută și acută se datorează răspunsului sistemului imunitar umoral, deoarece răspunsul este provocat de XNAs. Respingerea celulară se bazează pe imunitatea celulară și este mediată de celulele ucigașe naturale care se acumulează și deteriorează xenogrefa și limfocitele T care sunt activate de moleculele MHC atât prin xenorecogniție directă, cât și indirectă.

în xenorecogniția directă, celulele care prezintă antigen din xenogrefă prezintă peptide la celulele T CD4+ receptoare prin molecule XENOGENE MHC clasa II, rezultând producerea de interleukină 2 (IL-2). Xenorecogniția indirectă implică prezentarea antigenelor din xenogrefă de către celulele care prezintă antigenul receptor la celulele T CD4+. Antigenele celulelor grefei fagocitozate pot fi, de asemenea, prezentate de moleculele MHC de clasa I ale gazdei la celulele T CD8+.

rezistența respingerii celulare la xenogrefe rămâne incertă, cu toate acestea, este de așteptat să fie mai puternică decât la alogrefe din cauza diferențelor de peptide între diferite animale. Acest lucru duce la mai mulți antigeni potențial recunoscuți ca străini, provocând astfel un răspuns xenogen indirect mai mare.

depășirea respingerii celulare

o strategie propusă pentru a evita respingerea celulară este de a induce non-reacția donatorului folosind himerismul hematopoietic. Celulele stem donatoare sunt introduse în măduva osoasă a destinatarului, unde coexistă cu celulele stem ale destinatarului. Celulele stem ale măduvei osoase dau naștere celulelor tuturor descendențelor hematopoietice, prin procesul de hematopoieză. Celulele progenitoare limfoide sunt create prin acest proces și se deplasează la timus, unde selecția negativă elimină celulele T care se găsesc reactive la sine. Existența celulelor stem donatoare în măduva osoasă a destinatarului face ca celulele T reactive ale donatorului să fie considerate de sine și să fie supuse apoptozei.

respingerea cronică

respingerea cronică este lentă și progresivă și apare de obicei în transplanturile care supraviețuiesc fazelor inițiale de respingere. Oamenii de știință nu sunt încă clar cum funcționează exact respingerea cronică, cercetarea în acest domeniu este dificilă, deoarece xenogrefele rareori supraviețuiesc după fazele inițiale de respingere acută. Cu toate acestea, se știe că XNAs și sistemul complementar nu sunt implicate în primul rând. Fibroza în xenogrefă apare ca urmare a reacțiilor imune, a citokinelor (care stimulează fibroblastele) sau a vindecării (după necroza celulară în respingerea acută). Poate că principala cauză a respingerii cronice este arterioscleroza. Limfocitele, care au fost activate anterior de antigeni în peretele vasului grefei, activează macrofagele pentru a secreta factorii de creștere a mușchilor netezi. Acest lucru are ca rezultat o acumulare de celule musculare netede pe pereții vaselor, provocând întărirea și îngustarea vaselor din grefă. Respingerea cronică duce la modificări patologice ale organului și de aceea transplanturile trebuie înlocuite după atâția ani. De asemenea, se anticipează că respingerea cronică va fi mai agresivă în xenotransplante, spre deosebire de alotransplante.

coagulare Dysregulatedit

s-au depus eforturi de succes pentru a crea șoareci knockout fără 0,3 GT; reducerea rezultată a epitopului aGal extrem de imunogen a dus la reducerea apariției rejetului hiperacut,dar nu a eliminat alte bariere în calea xenotransplantului, cum ar fi coagularea dysregulată, cunoscută și sub denumirea de coagulopatie.

diferitele xenotransplante de organe au ca rezultat răspunsuri diferite în coagulare. De exemplu, transplanturile de rinichi au ca rezultat un grad mai mare de coagulopatie sau coagulare afectată decât transplanturile cardiace, în timp ce xenogrefele hepatice au ca rezultat trombocitopenie severă, provocând moartea destinatarului în câteva zile din cauza sângerării. O tulburare alternativă de coagulare, tromboza, poate fi inițiată de anticorpi preexistenți care afectează sistemul anticoagulant al proteinei C. Datorită acestui efect, donatorii de porcine trebuie examinați extensiv înainte de transplant. Studiile au arătat, de asemenea, că unele celule de transplant porcine sunt capabile să inducă expresia factorului țesutului uman, stimulând astfel agregarea plachetară și monocitară în jurul organului xenotransplantat, provocând coagulare severă. În plus, acumularea spontană de trombocite poate fi cauzată de contactul cu factorul Pig von Willebrand.

la fel cum epitopul de 3G este o problemă majoră în xenotransplant,la fel și coagularea neregulată este un motiv de îngrijorare. Porcii transgenici care pot controla activitatea coagulantă variabilă pe baza organului specific transplantat ar face xenotransplantul o soluție mai ușor disponibilă pentru cei 70.000 de pacienți pe an care nu primesc o donație umană a organului sau țesutului de care au nevoie.

Fiziologieedit

sunt necesare cercetări ample pentru a determina dacă organele animale pot înlocui funcțiile fiziologice ale organelor umane. Multe probleme includ dimensiunea-diferențele de dimensiune a organelor limitează gama potențialilor destinatari ai xenotransplantelor; longevitate-durata de viață a majorității porcilor este de aproximativ 15 ani, în prezent nu se știe dacă o xenogrefă poate dura mai mult decât atât; diferențele hormonale și proteice – unele proteine vor fi incompatibile molecular, ceea ce ar putea provoca defecțiuni ale proceselor de reglementare importante. Aceste diferențe fac, de asemenea, perspectiva xenotransplantului hepatic mai puțin promițătoare, deoarece ficatul joacă un rol important în producerea atâtor proteine;mediu – de exemplu, inimile de porc lucrează într-un loc anatomic diferit și sub presiune hidrostatică diferită decât la om;temperatura-temperatura corporală a porcilor este de 39 CTC (cu 2 CTC peste temperatura medie a corpului uman). Implicațiile acestei diferențe, dacă există, asupra activității enzimelor importante sunt în prezent necunoscute.

Xenozoonozisedit

Xenozoonoza, cunoscută și sub numele de zoonoză sau xenoză, este transmiterea agenților infecțioși între specii prin xenogrefă. Infecția de la Animal la om este în mod normal rară, dar a avut loc în trecut. Un exemplu în acest sens este gripa aviară, când un virus gripal A a fost transmis de la păsări la oameni. Xenotransplantul poate crește șansele de transmitere a bolii din 3 motive: (1) implantarea încalcă bariera fizică care în mod normal ajută la prevenirea transmiterii bolii, (2) destinatarul transplantului va fi sever imunosupresat și (3) regulatorii complementului uman (CD46, CD55 și CD59) exprimați la porcii transgenici s-au dovedit a servi drept receptori ai virusului și pot ajuta, de asemenea, la protejarea virusurilor împotriva atacurilor sistemului complementar.

Exemple de virusuri transportate de porci includ herpesvirusul porcin, rotavirusul, parvovirusul și circovirusul. Herpesvirusurile și rotavirusurile Porcine pot fi eliminate din bazinul donatorilor prin screening, cu toate acestea altele (cum ar fi parvovirusul și circovirusul) pot contamina alimentele și încălțămintea, apoi reinfectează efectivul. Astfel, porcii care urmează să fie utilizați ca donatori de organe trebuie adăpostiți în conformitate cu reglementări stricte și examinați în mod regulat pentru microbi și agenți patogeni. Virușii necunoscuți, precum și cei care nu dăunează animalului, pot prezenta, de asemenea, riscuri. O preocupare deosebită sunt perverșii (retrovirusurile endogene porcine), microbii cu transmitere verticală care se încorporează în genomii porcini. Riscurile cu xenoză sunt duble, deoarece nu numai că individul s-ar putea infecta, dar o nouă infecție ar putea iniția o epidemie în populația umană. Din cauza acestui risc, FDA a sugerat că orice destinatar al xenotransplantelor trebuie monitorizat îndeaproape pentru restul vieții și pus în carantină dacă prezintă semne de xenoză.

babuinii și porcii poartă nenumărate agenți transmisibili care sunt inofensivi în gazda lor naturală, dar extrem de toxici și mortali la oameni. HIV este un exemplu de boală despre care se crede că a sărit de la maimuțe la oameni. De asemenea, cercetătorii nu știu dacă ar putea apărea un focar de boli infecțioase și dacă ar putea conține focarul, chiar dacă au măsuri de control. Un alt obstacol cu care se confruntă xenotransplantele este cel al respingerii de către organism a obiectelor străine de către sistemul său imunitar. Acești antigeni (obiecte străine) sunt adesea tratați cu medicamente imunosupresoare puternice, care ar putea, la rândul lor, să facă pacientul vulnerabil la alte infecții și să ajute efectiv boala. Acesta este motivul pentru care organele ar trebui modificate pentru a se potrivi ADN-ului pacienților (histocompatibilitate).

în 2005, Consiliul Național Australian pentru sănătate și Cercetare Medicală (NHMRC) a declarat un moratoriu de optsprezece ani asupra tuturor transplanturilor de la animale la om, concluzionând că riscurile de transmitere a virusurilor animale către pacienți și comunitatea mai largă nu au fost rezolvate.Acest lucru a fost abrogat în 2009 după o revizuire NHMRC a declarat „… riscurile, dacă sunt reglementate în mod corespunzător, sunt minime și acceptabile, având în vedere beneficiile potențiale.”, citând evoluțiile internaționale privind gestionarea și reglementarea xenotransplantului de către Organizația Mondială a sănătății și Agenția Europeană pentru medicamente.

retrovirusuri endogene Porcine

retrovirusurile endogene sunt rămășițe ale infecțiilor virale antice, găsite în genomul majorității, dacă nu al tuturor speciilor de mamifere. Integrate în ADN-ul cromozomial, ele sunt transferate vertical prin moștenire. Datorită numeroaselor ștergeri și mutații pe care le acumulează în timp, de obicei nu sunt infecțioase la speciile gazdă, cu toate acestea virusul poate deveni infecțios la o altă specie. Perverșii au fost inițial descoperiți ca particule retrovirus eliberate din celulele renale porcine cultivate. Cele mai multe rase de porci adăpostesc aproximativ 50 de genomi perverși în ADN-ul lor. Deși este probabil ca majoritatea acestora să fie defecte, unele pot fi capabile să producă viruși infecțioși, astfel încât fiecare genom proviral trebuie secvențiat pentru a identifica care reprezintă o amenințare. În plus, prin completare și recombinare genetică, două genomuri PERV defecte ar putea da naștere unui virus infecțios. Există trei subgrupuri de perverși infecțioși (PERV-a, PERV-B și PERV-C). Experimentele au arătat că PERV-a și PERV-B pot infecta celulele umane în cultură. Până în prezent, nici o xenotransplantare experimentală nu a demonstrat transmiterea PERV, dar acest lucru nu înseamnă că infecțiile PERV la om sunt imposibile. Celulele porcine au fost proiectate pentru a inactiva toate cele 62 de perverși din genom folosind tehnologia de editare a genomului CRISPR Cas9 și au eliminat infecția de la porc la celulele umane în cultură.

EthicsEdit

Xenogrefele au fost o procedură controversată de când au fost încercate pentru prima dată. Mulți, inclusiv grupurile pentru drepturile animalelor, se opun ferm uciderii animalelor pentru a le recolta organele pentru uz uman. Niciuna dintre religiile majore nu se opune utilizării organelor de porc modificate genetic pentru transplantul de viață. În general, utilizarea țesutului de porc și vacă la om a fost întâmpinată cu puțină rezistență, cu excepția unor credințe religioase și a câtorva obiecții filosofice. Experimentarea fără consimțământ doctrinele sunt acum urmate, ceea ce nu a fost cazul în trecut, ceea ce poate duce la noi orientări religioase pentru continuarea cercetărilor medicale cu privire la orientările Ecumenice pronunțate. „Regula comună” este mandatul de Bioetică al Statelor Unite din 2011.

istoria Xenotransplantului în etică

la începutul secolului 20, când studiile în xenotransplant abia începeau, puțini au pus la îndoială moralitatea acestuia, apelând la animale ca o alternativă „naturală” la alogrefe. În timp ce piesele satirice au batjocorit Xenografi precum Serge Voronoff și au apărut câteva imagini care arătau primate tulburate emoțional – pe care Voronoff le lipsise de testicule – nu s-au făcut încă încercări serioase de a pune la îndoială știința bazată pe preocupările legate de drepturile animalelor. Xenotransplantul nu a fost luat în serios, cel puțin în Franța, în prima jumătate a secolului 20.

consimțământul informat al pacientuluiedit

autonomia și consimțământul informat sunt importante atunci când se iau în considerare viitoarele utilizări ale xenotransplantului. Un pacient supus xenotransplantului ar trebui să fie pe deplin conștient de procedură și nu ar trebui să aibă nicio forță exterioară care să le influențeze alegerea. Pacientul trebuie să înțeleagă riscurile și beneficiile unui astfel de transplant. Cu toate acestea, s-a sugerat că prietenii și membrii familiei ar trebui să-și dea consimțământul, deoarece repercusiunile transplantului sunt mari, cu potențialul bolilor și virusurilor care trec la om din transplant. Contactele apropiate sunt expuse riscului unor astfel de infecții. Monitorizarea relațiilor strânse poate fi, de asemenea, necesară pentru a se asigura că xenozoonoza nu are loc. Întrebarea devine apoi: autonomia pacientului devine limitată pe baza dorinței sau refuzului prietenilor și familiei de a-și da consimțământul și sunt încălcate principiile confidențialității?siguranța sănătății publice este un factor care trebuie luat în considerare. Dacă există vreun risc pentru public pentru apariția unui focar de transplant, trebuie să existe proceduri care să protejeze publicul. Nu numai că beneficiarul transplantului trebuie să înțeleagă riscurile și beneficiile, dar societatea trebuie să înțeleagă și să consimtă la un astfel de acord.

Comitetul de etică al Asociației Internaționale a Xenotransplantului subliniază că o problemă etică majoră este răspunsul societății la o astfel de procedură. Presupunerea este că destinatarul transplantului va fi rugat să se supună monitorizării pe tot parcursul vieții, ceea ce ar refuza beneficiarului capacitatea de a încheia monitorizarea în orice moment, ceea ce este în opoziție directă cu declarația de la Helsinki și Codul Federal al SUA Regulations.In în 2007, xenotransplantul a fost interzis din motive etice în toate țările, cu excepția Argentinei, Rusiei și Noii Zeelande. De atunci, practica a fost efectuată doar pentru tratamentul diabetului de tip 1 pentru a servi drept substitut pentru injecțiile cu insulină.

există un principiu care a fost conceput de Tom Beauchamp și James Childress care pune accentul pe autonomia pacientului, non maleficența, binefacerea și justiția. Aceste principii se referă la consimțământul informat, jurământul hipocratic de a nu face rău, de a aplica abilitățile cuiva pentru a-i ajuta pe ceilalți și, respectiv, de a proteja drepturile altora la îngrijiri de calitate.

liniile directoare privind xenotransplantul în Statele Unitedit

Administrația pentru alimente și medicamente (FDA) a declarat, de asemenea, că, dacă are loc un transplant, destinatarul trebuie să fie monitorizat pentru restul vieții destinatarului și să renunțe la dreptul de retragere. Motivul pentru care necesită monitorizare pe tot parcursul vieții se datorează riscului de infecții acute care pot apărea. FDA sugerează că ar trebui implementat un program de screening pasiv și ar trebui să se extindă pe durata de viață a destinatarului.