В недавнем отчете о случае, опубликованном в журнале The Lancet, исследователи описали ксенотрансплантацию сердца генно-инженерной свиньи 57-летнему пациенту с конечной стадией сердечной недостаточности. Это позволило выявить факторы, которые могут помочь улучшить результаты ксенотрансплантации в будущем.
Пациент был непригоден для аллотрансплантации и нуждался в вено-артериальной экстракорпоральной мембранной оксигенации из-за ухудшения состояния сердца.
Свинья-донор имела десять модифицированных генов и прошла все методы проверки, применяемые в экспериментах с нечеловеческими приматами (NHP).
Об исследовании
В настоящем исследовании ученые вели тщательное наблюдение за пациентом в отделении интенсивной терапии (ОИТ) для сбора всех физиологических и биохимических параметров, необходимых для ухода за всеми реципиентами сердечного трансплантата.
Кроме того, они провели полимеразную цепную реакцию (ПЦР) дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и транскрипцию рибонуклеиновой кислоты (РНК) для обширных иммунологических и гистопатологических исследований, включая электронную микроскопию (ЭМ) и количественное определение цитомегаловируса свиньи или розеоловируса свиньи (PCMV/PRV) в клетках и тканях ксенотрансплантата и реципиента.
Кроме того, исследователи провели внутривенное связывание иммуноглобулина (IVIG) с клетками донора и секвенирование одноклеточной РНК мононуклеарных клеток периферической крови (PBMCs).
Результаты
После успешной операции ксенотрансплантации до послеоперационного дня 47 пациент был гемодинамически стабилен, трансплантат хорошо функционировал на эхокардиографии и выполнял сердечно-сосудистые и другие функции. Затем ксенотрансплантат быстро стал отечным, и у пациента возникла диастолическая сердечная недостаточность.
Эндомиокардиальная биопсия на 50-й день после операции показала, что в интерстициальном пространстве скопилась жидкость и эритроциты (RBC) с небольшим количеством воспалительных клеток. Затем, к 56-му дню, фиброзная ткань со временем заменила интерстициальный отек, что привело к редкой тромботической микроангиопатии и отложению комплемента.
ЭМ-исследования показали, что капиллярное русло миокарда и близлежащие клетки миокарда подверглись повреждению эндотелиальных клеток, что вызвало дегенеративные изменения в этих клетках, включая потерю миофиламентов. Врачи не могли понять причину столь обширных повреждений. При исследовании посмертных образцов не было обнаружено интактного вируса.
В совокупности эти события ухудшили состояние пациента. Поэтому, с согласия его семьи, врачи прекратили поддержку, и впоследствии пациент умер от отказа трансплантата на 60-й день после операции.
Примечательно, что у этого пациента из-за панцитопении и повышенной вероятности заражения рецидивирующими инфекциями исследователям пришлось снизить иммуносупрессию.
У него было значительное количество В-и Т-лимфоцитов в средостенном лимфатическом узле после двух дней терапии иммуносупрессии, что указывает на неполную индукцию; однако результаты фенотипирования В-клеток были неточными из-за помех со стороны плазматических клеток и небольшого количества циркулирующих В-клеток.
В моделях, отличных от NHP, микофенолат мофетил является ключевым компонентом иммуносупрессии. У этого пациента его применение было полностью прекращено между 20-м и 54-м послеоперационными днями.
Вместо этого врачи давали пациенту такролимус, и, как и в исследованиях на NHP, он неэффективно предотвращал отторжение трансплантата. Он также, вероятно, способствовал повреждению эндотелиальных клеток, опосредованному свиными ксеноантителами.
В исследованиях NHP ученые продемонстрировали, что высокая доза 2C10R4 адекватно подавляет функцию В-клеток, предотвращая появление антител к трансплантату.
Поскольку минимальная эффективная доза KPL-404 для людей в условиях трансплантации неизвестна, исследователи попытались доставить максимальную концентрацию препарата этому пациенту, учитывая при этом внешние факторы.
Однако несколько факторов снизили биодоступность этого терапевтического антитела для его мишени. Во-первых, усиление воспалительной реакции или опосредованное мишенью разрушение препарата увеличило дозу препарата, необходимую для поддержания его терапевтического уровня у данного пациента.
Во-вторых, свою роль сыграли внешние факторы; в качестве примера можно привести плазмаферез и связывание IVIG с эндотелиальными клетками, что препятствовало Fc-связыванию KPL-404.
Кроме того, авторы отметили повышенный уровень антисвинного IgG у этого пациента после введения IVIG по поводу тяжелой гипогаммаглобулинемии. Существуют доказательства того, что IVIG полезен при аллотрансплантации. Поэтому исследователи протестировали три различных имеющихся в продаже IVIG с эндотелиальными клетками аорты из донорского свиного сердца.
Однако наблюдение за тем, что в сыворотке пациента были высокие концентрации анти-свиного IgG и его повышенное связывание при иммуногистохимии, позволило предположить наличие экзогенного источника IgG.
Это подтвердило, что роль антисвинного антитела в терапии IVIG вызвала повреждение эндотелия, которое может быть более значительным при ксенотрансплантации, чем при аллотрансплантации. Таким образом, это требует дальнейшего изучения в будущих исследованиях.
Кроме того, авторы рассмотрели вероятность отторжения, опосредованного ксеноантителами. Из-за снижения уровня иммуносупрессивных препаратов у реципиента авторы отметили повреждение эндотелия и низкое отложение C4d в первом и ограниченное количество тромбов в последнем биоптате.
Авторы подчеркнули, что нельзя упускать из виду критическую роль пути комплемента, несмотря на наличие защитных генов, например, hCD47, hCD46, присутствие hDAF и ингибирование C1-эстеразы.
Поэтому они провели несколько анализов комплемента, чтобы точно интерпретировать роль пути комплемента в ксенотрансплантации и ее отторжении. Однако из-за отсутствия тканей и надлежащего контроля эти анализы не дали убедительных результатов о роли аутологичного C3.
Таким образом, будущие эксперименты должны тщательно оценить роль путей комплемента в случаях ксенотрансплантации.
Свинья была положительна на ДНК PCMV/PRV, и авторы также обнаружили ДНК PCMV/PRV в пересаженном ксенотрансплантате; однако ни в одной ткани от пациента не было активно транскрибирующегося вируса.
Скорее всего, ДНКемия PCMV/PRV возникла в результате циркуляции (или лизиса) клеток ксенотрансплантата от вирионов PCMV/PRV, созданных в ксенотрансплантате, а не в органах пациента. Несмотря на наличие ДНКэмии PCMV/PRV, исследователи не наблюдали цитопатических изменений в сердце на ЭМ.
Тем не менее, данные ЭМ показали реактивацию латентного вируса PCMV/PRV в сердце свиньи. Вероятно, подавление иммунитета инициировало обширное повреждение эндотелия, вызванное лизисом клеток. Кроме того, оценка миокарда показала постепенное повреждение и потерю капиллярного русла.
Выводы
В данном отчете исследователи определили потенциальные медиаторы наблюдаемого повреждения эндотелия. Они также обнаружили доказательства того, что реактивация и репликация латентного PCMV/PRV в ксенотрансплантате инициировала летальный воспалительный ответ. Эти результаты указали на конкретные меры по улучшению результатов ксенотрансплантации в будущем.
Таким образом, исследователи пришли к выводу, что генно-инженерное свиное сердце и терапия на основе анти-CD40 могут поддерживать жизнь реципиента ксенотрансплантата в течение 60 дней.
Однако проведение большего числа исследований по трансплантации от свиньи к человеку могло бы улучшить понимание механизмов, определяющих неудачи ксенотрансплантации у людей, для более эффективного управления клинической ксенотрансплантацией.
https://www.news-medical.net/news/20230703/Insights-gained-from-genetically-modified-pig-heart-transplantation.aspx
