2022年器官移植领域十大重要研究成果
稿件来源:深圳市第三人民医院 发布时间:2023-01-30 11:14:541.离体保存三天的人体肝脏移植成功并挽救生命
2022年5月31日,苏黎世大学医院的研究团队在 Nature Biotechnology期刊发表了题为:Transplantation of a human liver following 3 days of ex situ normothermic preservation 的研究论文。
Pierre-Alain Clavien和他的同事用一台机器将一个人类肝脏在体外保存了三天,这个机器能操作名为“体外常温灌注”(ex situ normothermic perfusion)的技术,该技术能为体外的肝脏提供处于正常体温的代血液。
移植后的肝脏能正常工作,来自体内血管的血流恢复后只出现了很小的损伤。这名患者的生活质量很快得到了恢复,而且没有任何肝损伤的迹象,如排异或胆管损伤。患者术后一年依然健康。
这类技术不仅能扩大潜在供体器官的数量,还能开拓对移植前供体器官进行用药的前景。
2.世界首例!用人类细胞3D打印的耳朵,被成功移植到人体,下个目标将是3D打印器官
2022年6月2日,3DBio 公司宣布,首次在人体试验中成功植入了来自患者自身细胞的 3D 打印耳朵。
研究团队首先对小耳症患者的耳朵进行活检,并从中分离出软骨细胞,进行体外细胞培养扩增,然后使用 3DBio 公司专有的创新 3D 打印技术,“打印”出正常形状的耳朵。然后将“打印”出来的耳朵送往医院,由医生移植给患者。
第一位患者是一位20岁的女性,她的右耳在出生时就很小且严重畸形。在今年3月份进行了手术移植,植入后软骨组织成功再生并自然愈合。负责手术的医生表示,这两只耳朵就像双胞胎一样。
3D 生物打印重建器官,或许是将来器官移植的一个有潜力的新方向。3DBio 目前有两个 3D 打印器官的研发管线,分别是肾脏和肝脏这两种器官。
3.首位猪心移植患者因何去世?《新英格兰医学杂志》发表详细研究
去年一月,首位接受猪心移植的患者的新闻登上了全球各大媒体的头条。两个月后,他去世的消息也引来了关于科学、技术、以至伦理的讨论。马里兰大学医学院Muhammad M. Mohiuddin团队在著名医学期刊《新英格兰医学杂志》发表的论文中,详细描述了这位患者接受治疗的全过程。虽然这名患者最终离世,但是移植到他体内的猪心生存了近两个月的时间,并且没有表现出免疫排斥的明显迹象。就患者病情恶化并离世的原因,研究团队提出了几种可能,并且仍在积极探索最终原因。
在患者死后,研究人员对衰竭的猪心进行了解剖分析,初步研究发现猪心的重量增加了几乎一倍,从最初移植时的328克升高到600克。心脏中出现很多纤维化组织,并且有血管渗漏的迹象。不过,研究人员在论文中指出,这些特征与典型的异体器官移植导致的免疫排斥并不一致。
在移植后,患者曾经接受过两次人类免疫球蛋白的输注,首次在第43天,第二次在第50天。这两次输注的时间与患者针对猪心的IgG水平升高的时间相吻合。体外检测显示,静脉输注的免疫球蛋白能够与供体猪的细胞特异性结合。不过,生产猪心的公司进行的检测未能发现抗体介导的补体依赖性细胞毒性。
病毒学检测方面,在整个治疗期间,患者的外周单核细胞中没有发现PERV病毒的迹象,显示PERV病毒并未传播到人体。然而,在血液中意外地检测到了猪巨细胞病毒。在狒狒中进行的实验表明,猪巨细胞病毒对移植后果有不良的影响。
这名患者体内还发现了人类疱疹病毒6(HHV-6)。已有研究显示,HHV-6能够与猪巨细胞病毒产生交叉反应,并且与异种移植排斥相关。
自1902年以来,人们就在发掘异种器官移植的潜力。今年的这次异种器官移植,已经让患者多活了两个月。我们期望从研究中获得的洞见,能够更好地推动异种器官移植的发展,为全球大量需要器官移植的病患带来福音。
4.突破!NEJM发表新方法,肾移植后无需免疫抑制药
斯坦福大学医学院造血干细胞移植专家Alice Bertaina 等人关于肾移植后无需服用免疫抑制剂的病例报告。研究者对3例患T细胞免疫缺陷和肾衰竭的Schimke免疫-骨发育不良患儿实施两步移植,即先施行αβ T细胞耗竭和CD19 B细胞耗竭的单倍体造血干细胞移植,再行同一供者来源的肾移植。患儿肾移植后未服用免疫抑制剂,在22~34个月随访期内肾功能持续正常,实现全供者造血嵌合和功能性的体外T细胞耐受。
该项研究结果表明,HSCT和肾移植联合或序贯在纠正造血和免疫缺陷障碍以及诱导同种异体肾移植耐受方面极具潜力。造血干细胞嵌合体通过有效的免疫耐受机制,即供者特异反应性免疫细胞克隆清除和外周耐受,诱导形成持久、稳定的特异免疫耐受,使其成为临床诱导移植耐受的主要候选方法。诱导的供者特异性免疫耐受主要有两大优点:(1)可有效耐受慢性排斥反应及异体移植间的超急性免疫排斥反应;(2)只对供者的自身抗原产生免疫耐受,而对其他抗原可产生正常的免疫应答,故不会出现免疫功能低下所导致的继发感染和恶性肿瘤的风险。
本项研究采用的方法虽然无法直接推广到其他患者中,但为完全嵌合体移植患者提供了治疗方案。
进一步研究需要明确该策略能否在T细胞免疫和造血功能完好的异体移植受者中获得成功。此外,曾接受肾移植但发生排斥反应的儿童以及其他实性器官移植、已故供体的移植都是该策略未来的应用研究方向。
5.微囊化胰岛移植优化策略研究进展
胰岛移植是治疗糖尿病的有效方案之一,但目前仍存在供者短缺以及长期应用免疫抑制剂所致的不良反应等问题,导致移植后胰岛存活受限。微囊化胰岛移植技术应运而生,该技术旨在通过将移植胰岛包封在半透性的微囊中作为机械屏障,实现移植胰岛与宿主分离,保护移植胰岛免受免疫细胞以及抗体介导的排斥反应损伤。
微囊化胰岛移植的成功率可从多个角度提高,如通过微囊装置产生长期的免疫隔离、调节或降低移植物周围免疫反应、提高材料的生物相容性、选择合适的移植部位、促进移植物周围氧气和营养物资供应等方式,均可提高移植效果,且各方式相辅相成,互相联系。
另外,间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)和hPSC的应用可缓解胰岛细胞来源不足的问题,其与微囊化技术的结合将有望进一步提高胰岛移植的疗效。
多种策略已被用于改善胰岛微囊化技术和提高胰岛移植后的存活率。增强微囊免疫隔离及保护作用,提高微囊化材料的生物相容性,选择合适的移植部位,强化氧气和营养物质的供应及干细胞和微囊化技术的联合应用等均可提高移植胰岛的性能。但微囊化胰岛移植的临床疗效仍有待观察,将何种策略与微囊结合才可建立一种简单安全有效的胰岛移植方法,还需进一步的深入研究。
6.钇90桥接治疗渐成趋势——美国肝癌肝移植前局部治疗的应用趋势研究
Kwong AJ等在Clin Gastroenterol Hepatol发表研究探讨了美国肝细胞癌(HCC)患者肝移植前多种局部治疗(LRT)的应用趋势。
研究从美国器官获取和移植网络(OPTN)/器官共享联合网络(UNOS)数据库提取HCC肝移植候选者和供体数据,记录每位患者采用LRT的类型和时间,采用两种及以上LRT定义为联合LRT。所有患者均为肝移植桥接治疗或经LRT降期后行肝移植。2003-2018年,共31609例符合条件的肝移植候选HCC患者。患者中位年龄为59岁,76.8%为男性,79.0%的患者接受了尸体或活体肝移植,18.6%因死亡或病重未接受肝移植。虽然肝病严重程度(MELD)或初始肿瘤总直径没有增加,但近年来,中位肝移植等待时间有所增加(2003-2006年为123天,而2015-2018年为257天)。
2003年,42.3%的患者接受至少一次LRT,2018年,这一比例提高至92.4%。TACE是最常应用的LRT,其次为RFA和MWA。值得注意的是,TARE的应用在研究期间显著增加,从2013年的5%增至2018年的19%。2018年,TACE和热消融治疗占比分别为50%和22%。不同中心TARE的应用差别较大,从0%至84%不等。
多因素分析显示,初始肿瘤直径较大,AFP > 20 ng/ml,肝功能失代偿较多,移植等待时间长预示着更高的移植退出率(见表二)。接受1次或以上LRT,相比未接受LRT,移植退出风险降低(见表三)。IPTW校正分析表明,相比TACE和热消融,TARE更能降低移植退出率。相比首次LRT为TACE,首次TARE、热消融、联合LRT、或EBRT后行二次治疗的风险降低。
2003-2018年,美国HCC患者肝移植前行LRT逐渐增加,TARE的增加尤其显著。相比TACE,TARE和热消融成本效益可能更好。目前钇[90Y]微球注射液已在中国大陆上市,将惠及中国肝癌肝移植患者,帮助更多患者成功接受肝移植,并减少术后复发,提高治愈希望。
7.细胞冷冻技术再升级!Nat Med:胰岛存活率可提高至 90%,糖尿病治愈迎来新希望
来自明尼苏达大学的研究团队建造了一种装置,可以测量细胞在冻结时收缩然后膨胀的程度,用来寻找一种冷冻胰岛后不会造成破坏性变形的方法。该研究内容以Pancreatic islet cryopreservation by vitrification achieves high viability, function, recovery and clinical scalability for transplantation为题发表在 Nature 子刊 Nature Medicine 上。
超低温储存,可以实现活细胞和组织的长期储存和现货供应。其中,一项占领导地位的技术叫做 「玻璃化」(vitrification),即将生物材料快速冷却到玻璃态(glassy state,或称混凝态)。但器官的低温保存技术仍然存在难题,如解冻过程中会产生结晶,对组织细胞造成损伤,使其破裂。研究人员在对冷冻保护剂的配方、浓度和玻璃化方法进行了系统的研究后,开发了一种新的胰岛低温保存方法,同时实现了胰岛的高回收率、高活力、高功能性。
在该研究中,体内外的实验也证实了这种方法储存的干细胞衍生的胰岛(Stem cell-derived beta cell, SC-beta)细胞的体外活力、代谢健康和胰岛素分泌均较好。同时,使用同基因和异种移植模型,他们证明了在玻璃化和复温后(Vitrification and Rewarming, VR),胰岛在体内仍然存活,并可产生胰岛素,对血糖刺激做出反应,并可最终治愈糖尿病。
在这项研究中,他们首次展示了一种长期保存胰岛的有效方法,同时实现了高活力和胰岛功能的有效恢复。这种新型的冷冻保存胰岛的方法可以彻底改变胰岛分离、分配和移植前存储的供应链,并提高死亡供体胰岛的整体利用率,最终治愈更多的糖尿病患者。
8.打开器官移植新大门,王爱周等创造通用血型可移植器官,将申请临床试验
2022年2月16日,加拿大多伦多大学的王爱周博士等在 Science 子刊 Science Translational Medicine 期刊发表了题为:Ex vivo enzymatic treatment converts blood type A donor lungs into universal blood type lungs 的研究论文。
该研究表明,在用于移植的供体器官中进行安全的血型转换是可行的,这一发现为创造通用的O型血器官迈出重要一步,这将显著提高器官分配的公平性并降低在等待器官过程中的患者死亡。
在这项概念验证实验中,Marcelo Cypel 团队开创了一种体外肺灌注(EVLP)系统作为治疗平台,EVLP系统并向器官泵送营养液,将其加热到体温,以便在移植前进行修复和改善。这项研究成功的关键就是这两种酶——FpGalNAc deacetylase 和 FpGalactosaminidase,是由研究团队于2018年在人体肠道中发现的,这两种酶能够从红细胞表面清除A抗原和B抗原,从而将其转化为O型。实验结果显示,将这两种酶通过体外肺灌注(EVLP)系统输入A型血供体肺,一侧肺叶输入这两种酶,另一侧肺叶则不做处理。仅在4小时内就去除了97%以上的肺内皮细胞A抗原,且未观察到与治疗相关的急性肺毒性。然后,研究团队向上述体外肺灌注(EVLP)系统中的肺输入O型血,相当于将A型血肺移植给O型血病人,结果显示,经过酶处理的肺耐受良好,而未处理的肺出现了急性排斥反应。这表明,体外肺灌注(EVLP)系统能够消除A型血供体器官的A抗原,从而扩大血型不相容的器官移植。
这一发现为创造通用血型器官打开了大门,有望显著提高器官分配的公平性并降低在等待器官过程中的患者死亡。
9.机械灌注改善心肌代谢和功能,降低死亡风险
英国剑桥MRC分子生物实验室的研究团队在 Nature 子刊发表的文章表明,钠离子、钾离子和氯离子通过SLC12A家族协同转运蛋白的电中性主动转运,影响和调节昼夜节律。心肌细胞通过钠、钾、氯离子水平变化及振幅变化来调节昼夜节律及心率。其中,可溶性蛋白质的节律影响离子稳态,对心肌细胞的生理学产生重大影响。当心脏离子或蛋白质节律的失调使心脏不能满足增加的输出量需求时,会导致不良事件如心脏猝死的风险增加。机械灌注作为心脏移植的重要保存方式,可提供氧及营养物质,改善心脏代谢与心脏收缩功能,缩短缺血时间,降低死亡风险。
一篇基础研究结果显示与常规冷保存组心脏相比,机械灌注组的心率和心脏收缩指数及ATP水平显著高于常规冷保存组,有降低钾离子、乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶(CK)和肌钙蛋白T(TnT)水平的趋势。
另一篇持续氧合血灌注保存心脏实验研究也显示,相比于低温浸泡保存组,持续氧合血灌注保存组猪的心肌细胞超微结构保存良好,心肌细胞内高能磷酸化合物ATP含量较高。
另一篇研究比较不同灌注流量下左室收缩压、舒张压、心肌耗氧量、心率,来评价离体心脏功能,结果显示低流量与高流量时的心率、左室收缩压、舒张压的差异有统计学意义,在低流量温血持续灌注保存下,离体心脏心肌未发生明显水肿,冠脉内皮细胞未明显受损,心功能良好。
机械灌注作为心脏移植重要的保存方式,提供氧及营养物质,改善心肌代谢如影响钾离子、ATP等水平,提高心脏收缩功能,降低死亡风险。目前虽无机械灌注降低猝死的直接证据,但其在基础研究和临床研究中表明了机械灌注的优势与降低死亡的相关性。
10.肾移植受体中的APOL1 风险等位基因对预后的影响
APOL1的风险等位基因与局灶阶段性肾小球硬化 (FSGS)和终末期肾病(ESRD)的高发病率已经有广泛的研究。其在donor(移植肾供体)中APOL1风险等位基因对death censored allograft loss (DCAL)的影响也被广泛的接受。来自美国西奈山伊坎医学院的Madhav C. Menon教授团队在Genomics of Chronic Allograft Rejection (GOCAR)和Clinical Trials in Organ Transplantation 01/17 (CTOT-01/17) 两个肾移植群体中揭示并验证了recipient中的APOL1风险等位基因与肾移植不良预后的关系。并通过外周血的RNA测序及单细胞RNA测序揭示APOL1风险基因对免疫调控的潜在影响。
在两个肾移植群体中,APOL1风险等位基因数目对移植肾失功有递增的影响,并在矫正种族,induction therapy和donor type后仍有显著关联。进一步对供体 风险等位基因的分组分析也证实此影响与donor的风险等位基因无关。
受体中的APOL1风险等位基因与T cell–mediated rejection (TCMR)的关联。在两个肾移植群体中得到了验证,并在矫正上述相同的因素后保持显著。并通过分组分析排除了供体风险等位基因的影响。
Western blotting证实了APOL1在PBMC中的表达。免疫细胞公共数据(DICE)显示APOL1在NK细胞,和激活的CD4/CD8细胞中高表达。在DICE和GOCAR RNA sequencing数据和单细胞数据中,通过对含有APOL1风险等位基因与无风险基因的样本进行差异分析,通路富集显示,含有风险等位基因的样本和细胞高表达免疫激活相关的基因。从而揭示APOL1风险基因对免疫功能的潜在影响。
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