用DNA测序监测器官移植排斥反应

对于接受器官移植的人 - 例如心脏或肾脏 - 早期发现排斥可以显着改善他们的长期健康，甚至生存。但到目前为止，医生们很难监测移植器官的健康状况; 检测排斥反应需要进行侵入性和风险性活检。由斯坦福大学的一组研究人员开发的基因组测序技术的新应用可能很快就能解决这个问题。

托马斯·斯奈德及其同事证明，通过检测来自移植器官(主要是外来遗传物质)的DNA，当患者的免疫系统攻击移植器官时，释放到受体的血液中，就像是危险的一样，可以非侵入性地识别器官排斥。感染。这是人类基因组计划期间开发的基因组分析技术以及不断降低的DNA测序成本如何开始影响医学领域的另一个例子。

器官移植的历史可以追溯到很长一段时间，但直到免疫抑制药物的发展，同种异体移植(从具有不同DNA的供体移植组织)总是以失败告终。基本上，受体的免疫系统将供体组织识别为外来物并进行大规模攻击以摧毁入侵者(移植器官)，从而导致器官被排斥。了解排斥反应机制和开发环孢菌素等抑制药物的机制，使外科医生能够更好地移植器官。尽管移植患者现在服用这些强效的免疫抑制剂，但这些药物并不总能阻止组织排斥。

在移植心脏的情况下，医生通过称为心内膜心肌活检的程序确定新器官的健康状况。基本上，将管穿过血管直至其到达心脏并且切出一小块心脏组织并取回用于分析。当免疫系统开始攻击移植器官时，它开始缓慢，杀死移植心脏中的一些个体细胞，这可以在活组织检查样本中看到。

科学家们一直在研究其他非侵入性方法，主要是通过试图评估供体免疫反应的活动。Snyder等人的方法的新颖之处在于，斯坦福大学的研究小组检测到受体血液中供体DNA的存在是器官损伤的标志。在排斥期间，移植器官中的细胞在称为细胞凋亡的过程中开始死亡，将外源DNA片段释放到血液中。

如果女性患者(有两条X染色体)接受了男性捐赠者(有一条X染色体和一条Y染色体)的器官，就有可能检测到Y染色体中DNA的存在，但已经收到的女性患者男性器官占移植患者的不到四分之一，因此普遍的方法代表了向前迈出的重要一步。在该研究中，从女性心脏移植患者获得血液样品，纯化DNA然后测序。

通过寻找患者纯合的单核苷酸多态性来鉴定供体DNA ，但供体是杂合的，或者是与不同变体的纯合子。例如，如果两个受体的基因在所讨论的位点都有A，但是供体有一个带有A的拷贝和一个有T的拷贝，或者带有T的两个拷贝，在测序期间找到T表示存在供体DNA。

当患者健康并且排斥控制在控制之下时，血液中检测到的DNA少于0.5%来自供体心脏。该研究发现，血液供体DNA的阈值超过2%时，组织排斥反应的真阳性率为80%，假阳性率为15%。他们还能够证明在拒绝症状发作之前随时间检测到的供体DNA的量增加，这是其他正在考虑的技术无法实现的。由于供体DNA可以比其他拒绝信号更早地被检测到，因此医生可能会使用该信息来增加免疫抑制，以便在发生排斥事件之前先进行排斥事件，从而保持移植器官和患者接受者更健康。

“我很高兴看到人类基因组计划和下一代测序技术的发展出现了意想不到的临床应用，”该论文的资深作者Stephen Quake博士说。虽然这项技术还没有准备好进入临床，但它代表了一种有前途的新工具，可以帮助治疗器官移植患者。

阅读研究：实体无创检测实体器官移植排斥反应，Proc。纳特。科学院。科学。美国，2011年4月12日

4月还看到了NHGRI计划的第一份出版物，该计划整合了电子病历和DNA生物库。电子病历和基因组学(eMERGE)网络是一项多中心计划，涉及华盛顿大学集团健康合作社，马什菲尔德诊所，梅奥诊所，西北大学和范德比尔特大学。每个机构都将患者的电子病历与匹配的DNA样本联系起来，以便利用这些资源探索遗传变异与特定疾病或身体特征之间的关系; 痴呆，白内障，糖尿病，外周动脉疾病和心脏传导。

该论文发表于“ 科学转化医学 ”(Science Translational Medicine)，该论文表明，有可能鉴定具有所需表型的患者，其准确度足以用于全基因组关联研究。尽管这是第一次有可能实现这一目标，通过优化和更广泛地使用电子病历，这种方法可能会对临床决策支持和个性化医疗产生巨大影响。