immunologisk barriersEdit
hittills har inga xenotransplantationsstudier varit helt framgångsrika på grund av de många hinder som uppstår genom svaret från mottagarens immunsystem. ”Xenozoonoser” är ett av de största hoten mot avslag, eftersom de är xenogenetiska infektioner. Införandet av dessa mikroorganismer är en stor fråga som leder till dödliga infektioner och sedan avstötning av organen. Detta svar, som i allmänhet är mer extremt än i allotransplantationer, resulterar i slutändan i avstötning av xenograft och kan i vissa fall leda till mottagarens omedelbara död. Det finns flera typer av avstötningsorgan som xenografter står inför, dessa inkluderar hyperakut avstötning, akut vaskulär avstötning, cellavstötning och kronisk avstötning.
ett snabbt, våldsamt och hyperakut svar kommer som ett resultat av antikroppar närvarande i värdorganismen. Dessa antikroppar är kända som xenoreaktiva naturliga antikroppar (xnas).
Hyperakut rejectionEdit
denna snabba och våldsamma typ av avstötning sker inom några minuter till timmar från transplantationstidpunkten. Det medieras av bindningen av XNAs (xenoreaktiva naturliga antikroppar) till donatorendotelet, vilket orsakar aktivering av det mänskliga komplementsystemet, vilket resulterar i endotelskada, inflammation, trombos och nekros av transplantationen. XNAs produceras först och börjar cirkulera i blodet hos nyfödda, efter kolonisering av tarmen av bakterier med galaktosdelar på deras cellväggar. De flesta av dessa antikroppar är IgM-klassen, men inkluderar även IgG och Iga.
epitopen xnas-målet är en galaktosdel som är kopplad till den, Gal-1,3 gal (även kallad epitopen för den, som produceras av enzymet Kazaki-galaktosyltransferas. De flesta icke-primater innehåller detta enzym således är denna epitop närvarande på organepitelet och uppfattas som ett främmande antigen av primater, som saknar galaktosyltransferas-enzymet. I gris till primat xenotransplantation känner XNAs igen svinglykoproteiner från integrinfamiljen.
bindningen av XNAs initierar komplementaktivering genom den klassiska komplementvägen. Komplementaktivering orsakar en kaskad av händelser som leder till: förstörelse av endotelceller, trombocytdegranulering, inflammation, koagulering, fibrinavsättning och blödning. Slutresultatet är trombos och nekros av xenograftet.
övervinna hyperakut rejectionEdit
eftersom hyperakut avstötning utgör ett sådant hinder för xenografts framgång, undersöks flera strategier för att övervinna det:
avbrott i komplementkaskaden
- mottagarens komplementkaskad kan hämmas genom användning av kobragiftfaktor (som tömmer C3), löslig komplementreceptor typ 1, anti-C5-antikroppar eller C1-hämmare (C1-INH). Nackdelar med detta tillvägagångssätt inkluderar toxiciteten hos cobra giftfaktor, och viktigast av allt skulle dessa behandlingar beröva individen ett funktionellt komplementsystem.
transgena organ (genetiskt konstruerade grisar)
- 1,3 galaktosyltransferasgen knockouts – dessa grisar innehåller inte genen som kodar för enzymet som är ansvarigt för uttryck av den immunogena gal-Bisexuell-1,3 Gal-delen (epitopen av epitopen av den.
- ökat uttryck av H-transferas (1,2-fukosyltransferas i enlighet med bactosyltransferas), ett enzym som konkurrerar med galaktosyltransferas. Experiment har visat att detta minskar uttrycket av 70%.
- uttryck av humana komplementregulatorer (CD55, CD46 och CD59) för att hämma komplementkaskaden.
- Plasmafores, på människor för att avlägsna 1,3 galaktosyltransferas, minskar risken för aktivering av effektorceller såsom CTL (CD8 T-celler), komplementvägsaktivering och fördröjd överkänslighet (DTH).
akut vaskulär avstötningsedit
Även känd som fördröjd xenoaktiv avstötning, förekommer denna typ av avstötning i diskordanta xenografter inom 2 till 3 dagar, om hyperakut avstötning förhindras. Processen är mycket mer komplex än hyperakut avstötning och är för närvarande inte helt förstådd. Akut vaskulär avstötning kräver de novo – proteinsyntes och drivs av interaktioner mellan transplantatendotelcellerna och värdantikroppar, makrofager och blodplättar. Svaret kännetecknas av ett inflammatoriskt infiltrat av mestadels makrofager och naturliga mördarceller (med litet antal T-celler), intravaskulär trombos och fibrinoid nekros av kärlväggar.
bindning av de tidigare nämnda XNAs till donatorendotelet leder till aktivering av värdmakrofager såväl som endotelet i sig. Endotelaktiveringen anses vara typ II eftersom geninduktion och proteinsyntes är involverade. Bindningen av XNAs leder slutligen till utvecklingen av ett prokoagulerande tillstånd, utsöndringen av inflammatoriska cytokiner och kemokiner, såväl som uttryck av leukocytadhesionsmolekyler såsom E-selektin, intercellulär vidhäftningsmolekyl-1 (ICAM-1) och vaskulär celladhesionsmolekyl-1 (VCAM-1).
detta svar fortsätter vidare som normalt bindande mellan regulatoriska proteiner och deras liganderhjälp vid kontroll av koagulation och inflammatoriska svar. På grund av molekylära inkompatibiliteter mellan molekylerna hos givararten och mottagaren (såsom svin stora histokompatibilitetskomplexmolekyler och humana naturliga mördarceller) kan detta dock inte inträffa.
övervinna akut vaskulär rejectionEdit
på grund av dess komplexitet är användningen av immunsuppressiva läkemedel tillsammans med ett brett spektrum av tillvägagångssätt nödvändiga för att förhindra akut vaskulär avstötning och innefattar administrering av en syntetisk trombinhämmare för att modulera trombogenes, utarmning av anti-galaktosantikroppar (XNAs) genom tekniker såsom immunoadsorption, för att förhindra endotelcellaktivering och inhibering av aktivering av makrofager (stimulerad av CD4+ T-celler) och NK-celler (stimulerad genom frisättning av Il-2). Således måste rollen för MHC-molekyler och T-cellsvar vid aktivering omprövas för varje artkombination.
Boendeedit
om hyperakut och akut vaskulär avstötning undviks är boende möjligt, vilket är xenograftens överlevnad trots närvaron av cirkulerande XNAs. Transplantatet ges en paus från humoral avstötning när komplementkaskaden avbryts, cirkulerande antikroppar avlägsnas eller deras funktion ändras eller det finns en förändring i uttrycket av ytantigener på transplantatet. Detta gör det möjligt för xenograft att uppreglera och uttrycka skyddsgener, vilket hjälper till att motstå skador, såsom heme oxygenase-1 (ett enzym som katalyserar nedbrytningen av heme).
Cellavstötningsedit
avstötning av xenograft vid hyperakut och akut vaskulär avstötning beror på svaret från det humorala immunsystemet, eftersom svaret framkallas av XNAs. Cellavstötning är baserad på cellulär immunitet och medieras av naturliga mördarceller som ackumuleras i och skadar xenograft och T-lymfocyter som aktiveras av MHC-molekyler genom både direkt och indirekt xenorekognition.
i direkt xenorekognition presenterar antigenpresenterande celler från xenograft peptider till mottagare CD4+ T-celler via xenogena MHC-klass II-molekyler, vilket resulterar i produktion av interleukin 2 (IL-2). Indirekt xenorekognition innebär presentation av antigener från xenograft av mottagarantigenpresenterande celler till CD4+ T-celler. Antigener av fagocytoserade transplantatceller kan också presenteras av värdens klass i MHC-molekyler till CD8+ T-celler.
styrkan av cellavstötning i xenografter är fortfarande osäker, men det förväntas vara starkare än i allografter på grund av skillnader i peptider mellan olika djur. Detta leder till fler antigener som potentiellt erkänns som främmande, vilket framkallar ett större indirekt xenogent svar.
övervinna cellavstötningsredigera
en föreslagen strategi för att undvika cellavstötning är att inducera donatorns icke-responsivitet med hjälp av hematopoietisk chimerism. Donatorstamceller introduceras i mottagarens benmärg, där de samexisterar med mottagarens stamceller. Benmärgsstamcellerna ger upphov till celler av alla hematopoietiska linjer genom processen med hematopoiesis. Lymfoida stamceller skapas genom denna process och flyttar till tymus där negativt urval eliminerar T-celler som befunnits vara reaktiva mot sig själv. Förekomsten av donatorstamceller i mottagarens benmärg gör att donatorreaktiva T-celler betraktas som själv och genomgår apoptos.
kronisk avstötningsredigera
kronisk avstötning är långsam och progressiv och förekommer vanligtvis i transplantationer som överlever de initiala avstötningsfaserna. Forskare är fortfarande oklara hur kronisk avstötning exakt fungerar, forskning på detta område är svårt eftersom xenografter sällan överlever förbi de initiala akuta avstötningsfaserna. Det är dock känt att XNAs och komplementsystemet inte i första hand är inblandade. Fibros i xenograft uppstår som ett resultat av immunreaktioner, cytokiner (som stimulerar fibroblaster) eller läkning (efter cellulär nekros vid akut avstötning). Kanske är den främsta orsaken till kronisk avstötning arterioskleros. Lymfocyter, som tidigare aktiverades av antigener i transplantatets kärlvägg, aktiverar makrofager för att utsöndra glatt muskeltillväxtfaktorer. Detta resulterar i en uppbyggnad av glatta muskelceller på kärlväggarna, vilket orsakar härdning och förträngning av kärl i transplantatet. Kronisk avstötning leder till patologiska förändringar av organet, och därför måste transplantationer bytas ut efter så många år. Det förväntas också att kronisk avstötning kommer att vara mer aggressiv i xenotransplantationer i motsats till allotransplantationer.
Dysregulerad koagulationedit
framgångsrika ansträngningar har gjorts för att skapa knockout-möss utan 20,3GT; den resulterande minskningen av den mycket immunogena aGal-epitopen har resulterat i minskningen av förekomsten av hyperakut avstötning, men har inte eliminerat andra hinder för xenotransplantation såsom dysregulerad koagulation, även känd som koagulopati.
olika organ xenotransplantationer resulterar i olika svar vid koagulering. Till exempel resulterar njurtransplantationer i en högre grad av koagulopati eller nedsatt koagulering än hjärttransplantationer, medan lever xenografter resulterar i svår trombocytopeni, vilket orsakar mottagarens död inom några dagar på grund av blödning. En alternativ koagulationsstörning, trombos, kan initieras av redan existerande antikroppar som påverkar protein C-antikoagulantsystemet. På grund av denna effekt måste svindonatorer screenas i stor utsträckning före transplantation. Studier har också visat att vissa svintransplantationsceller kan inducera mänskligt vävnadsfaktoruttryck, vilket stimulerar blodplätts-och monocytaggregation runt det xenotransplanterade organet, vilket orsakar allvarlig koagulering. Dessutom kan spontan trombocytackumulering orsakas av kontakt med pig von Willebrand-faktor.
precis som den 1: a,3G epitop är ett stort problem i xenotransplantation, så är också dysregulerad koagulering en orsak till oro. Transgena grisar som kan kontrollera för variabel koaguleringsaktivitet baserat på det specifika transplanterade organet skulle göra xenotransplantation till en mer lättillgänglig lösning för de 70 000 patienter per år som inte får en mänsklig donation av det organ eller vävnad de behöver.
Fysiologiedit
omfattande forskning krävs för att avgöra om djurorgan kan ersätta de fysiologiska funktionerna hos mänskliga organ. Många frågor inkluderar storlek-skillnader i organstorlek begränsar utbudet av potentiella mottagare av xenotransplantationer; livslängd-livslängden för de flesta grisar är ungefär 15 år, för närvarande är det okänt huruvida en xenograft kan vara längre än det; hormon – och proteinskillnader-vissa proteiner kommer att vara molekylärt inkompatibla, vilket kan orsaka funktionsfel i viktiga regleringsprocesser. Dessa skillnader gör också utsikterna till hepatisk xenotransplantation mindre lovande, eftersom levern spelar en viktig roll i produktionen av så många proteiner; miljö-till exempel arbetar grishjärtan på en annan anatomisk plats och under olika hydrostatiska tryck än hos människor;temperatur – grisens kroppstemperatur är 39 CCB (2 CCB över den genomsnittliga mänskliga kroppstemperaturen). Konsekvenserna av denna skillnad, om någon, på aktiviteten hos viktiga enzymer är för närvarande okända.
XenozoonosisEdit
Xenozoonos, även känd som zoonos eller Xenos, är överföring av smittämnen mellan arter via xenograft. Djur till människa infektion är normalt sällsynt, men har inträffat i det förflutna. Ett exempel på detta är fågelinfluensan, när ett influensa A-virus överfördes från fåglar till människor. Xenotransplantation kan öka risken för sjukdomsöverföring av 3 skäl: (1) implantation bryter mot den fysiska barriären som normalt hjälper till att förhindra sjukdomsöverföring, (2) mottagaren av transplantationen kommer att vara allvarligt immunsupprimerad och (3) humana komplementregulatorer (CD46, CD55 och CD59) uttryckta i transgena grisar har visat sig fungera som virusreceptorer och kan också bidra till att skydda virus från attacker från komplementsystemet.
exempel på virus som bärs av grisar inkluderar svinherpesvirus, rotavirus, parvovirus och circovirus. Svinherpesvirus och rotavirus kan elimineras från givarpoolen genom screening, men andra (som parvovirus och circovirus) kan förorena mat och skor och sedan infektera besättningen igen. Således måste grisar som ska användas som organdonatorer hållas under strikta regler och screenas regelbundet för mikrober och patogener. Okända virus, liksom de som inte är skadliga i djuret, kan också utgöra risker. Av särskilt intresse är PERVS (porcin endogena Retrovirus), vertikalt överförda mikrober som bäddar in i svingenom. Riskerna med Xenos är dubbla, eftersom inte bara individen kan smittas, men en ny infektion kan initiera en epidemi i den mänskliga befolkningen. På grund av denna risk har FDA föreslagit att alla mottagare av xenotransplantationer ska övervakas noggrant under resten av sitt liv och karantäneras om de visar tecken på Xenos.
babianer och grisar bär otaliga överförbara medel som är ofarliga i sin naturliga värd, men extremt giftiga och dödliga hos människor. HIV är ett exempel på en sjukdom som tros ha hoppat från apor till människor. Forskare vet inte heller om ett utbrott av infektionssjukdomar kan inträffa och om de kan innehålla utbrottet trots att de har åtgärder för kontroll. Ett annat hinder för xenotransplantationer är kroppens avvisande av främmande föremål av dess immunsystem. Dessa antigener (främmande föremål) behandlas ofta med kraftfulla immunsuppressiva läkemedel som i sin tur kan göra patienten sårbar för andra infektioner och faktiskt hjälpa sjukdomen. Detta är anledningen till att organen måste ändras för att passa patientens DNA (histokompatibilitet).
år 2005 förklarade Australian National Health and Medical Research Council (NHMRC) ett artonårigt moratorium för all djur-till-människa-transplantation och drog slutsatsen att riskerna för överföring av djurvirus till patienter och det bredare samhället inte hade lösts.Detta upphävdes 2009 efter en nhmrc-granskning”… riskerna, om de regleras på lämpligt sätt, är minimala och acceptabla med tanke på de potentiella fördelarna.”, med hänvisning till den internationella utvecklingen när det gäller förvaltning och reglering av xenotransplantation av Världshälsoorganisationen och Europeiska läkemedelsmyndigheten.
Porcine endogenous retrovirusesEdit
endogena Retrovirus är rester av forntida virusinfektioner, som finns i genomerna hos de flesta, om inte alla, däggdjursarter. Integrerad i kromosomalt DNA överförs de vertikalt genom arv. På grund av de många borttagningar och mutationer som de ackumuleras över tiden är de vanligtvis inte smittsamma hos värdarten, men viruset kan bli smittsamt hos en annan art. PERVS upptäcktes ursprungligen som retroviruspartiklar som släpptes från odlade svinnjurceller. De flesta raser av svin hamn cirka 50 PERV genom i deras DNA. Även om det är troligt att de flesta av dessa är defekta, kan vissa kunna producera smittsamma virus så att varje proviralt genom måste sekvenseras för att identifiera vilka som utgör ett hot. Dessutom kan två defekta PERV-genomer genom komplementering och genetisk rekombination ge upphov till ett infektiöst virus. Det finns tre undergrupper av smittsamma PERVs (PERV-a, PERV-B och PERV-C). Experiment har visat att PERV-A och PERV-B kan infektera mänskliga celler i kultur. Hittills har inga experimentella xenotransplantationer visat PERV-överföring, men det betyder inte att PERV-infektioner hos människor är omöjliga. Grisceller har konstruerats för att inaktivera alla 62 PERVs i genomet med hjälp av CRISPR Cas9 genomredigeringsteknik och eliminerade infektion från grisen till mänskliga celler i odling.
EthicsEdit
Xenografts har varit ett kontroversiellt förfarande sedan de först försökte. Många, inklusive djurrättsgrupper, motsätter sig starkt att döda djur för att skörda sina organ för mänskligt bruk. Ingen av de stora religionerna motsätter sig användningen av genetiskt modifierade grisorgan för livräddande transplantation. I allmänhet har användningen av gris-och kovävnad hos människor mötts med lite motstånd, spara några religiösa övertygelser och några filosofiska invändningar. Experiment utan samtycke doktriner följs nu, vilket inte var fallet tidigare, vilket kan leda till nya religiösa riktlinjer för ytterligare medicinsk forskning om uttalade ekumeniska riktlinjer. Den ”gemensamma regeln” är USA: s bioetiska mandat från och med 2011.
Xenotransplantationens historia i EthicsEdit
i början av 20-talet när studier i Xenotransplantation bara började, ifrågasatte få moralen av det och vände sig till djur som ett ”naturligt” alternativ till allografter. Medan satiriska pjäser hånade Xenografters som Serge Voronoff, och några bilder som visar känslomässigt upprörda primater dök upp – som Voronoff hade berövat sina testiklar – inga allvarliga försök gjordes ännu för att ifrågasätta vetenskapen baserad på djurrättsproblem. Xenotransplantation togs inte på allvar, åtminstone i Frankrike, under första hälften av 20-talet.
informerat samtycke från patientEdit
autonomi och informerat samtycke är viktiga när man överväger framtida användning av xenotransplantation. En patient som genomgår xenotransplantation bör vara fullt medveten om proceduren och bör inte ha någon yttre kraft som påverkar deras val. Patienten bör förstå riskerna och fördelarna med en sådan transplantation. Det har dock föreslagits att vänner och familjemedlemmar också bör ge samtycke, eftersom återverkningarna av transplantation är höga, med potentialen för sjukdomar och virus som passerar över till människor från transplantationen. Nära kontakter är i riskzonen för sådana infektioner. Övervakning av nära relationer kan också krävas för att säkerställa att xenozoonos inte förekommer. Frågan blir då: blir patientens autonomi begränsad baserat på vänners och familjens vilja eller ovilja att ge samtycke, och bryts principerna om konfidentialitet?
säkerheten för folkhälsan är en faktor som ska beaktas. Om det finns någon risk för allmänheten alls för ett utbrott från transplantation måste det finnas förfaranden för att skydda allmänheten. Inte bara måste mottagaren av transplantationen förstå riskerna och fördelarna, men samhället måste också förstå och samtycka till ett sådant avtal.
Etikutskottet för International Xenotransplantation Association påpekar en viktig etisk fråga är samhällets svar på ett sådant förfarande. Antagandet är att mottagaren av transplantationen kommer att bli ombedd att genomgå livslång övervakning, vilket skulle neka mottagaren möjligheten att avsluta övervakningen när som helst, vilket står i direkt motsättning till Helsingforsdeklarationen och den amerikanska federala koden Regulations.In 2007 förbjöds xenotransplantation på etiska grunder i alla länder utom Argentina, Ryssland och Nya Zeeland. Sedan dess har praxis endast genomförts för behandling av diabetes typ 1 för att fungera som ersättning för insulininjektioner.
det finns en princip som utformades av Tom Beauchamp och James Childress som betonar patientens autonomi, icke maleficence, beneficence och rättvisa. Dessa principer handlar om informerat samtycke, den hippokratiska eden att inte göra någon skada, tillämpa sin skicklighet för att hjälpa andra och skydda andras rättigheter till kvalitetsvård.
Xenotransplantationsriktlinjer i USA
Food and Drug Administration (FDA) har också sagt att om en transplantation äger rum måste mottagaren genomgå övervakning under resten av mottagarens livstid och avstå från sin rätt att dra sig tillbaka. Anledningen till att kräva livslång övervakning beror på risken för akuta infektioner som kan uppstå. FDA föreslår att ett passivt screeningprogram bör genomföras och bör förlängas för mottagarens livstid.