发光尿液检测器官移植排斥反应

早期发现移植排斥反应对于移植的成功结果和患者的长期健康至关重要。现在，一个研究小组已经开发出一种新的纳米粒子方法，一旦T细胞引发对移植器官的攻击，就会使尿液发光，作为早期移植排斥的非侵入性生物标志物。

佐治亚理工学院和埃默里大学的一个团队在一篇题为“ 通过颗粒酶B活性的纳米传感器进行急性移植排斥的非侵入性早期检测 ”的文章中发表了他们在自然生物医学工程中的研究结果。

用于检测移植排斥的诊断金标准涉及核心活检，其是侵入性的，具有有限的预测能力并且具有发病风险。此外，当活组织检查显示排斥时，移植的器官可能已经受到严重损害。新型筛选方法的开发对于更早，更有效和无针识别器官排斥至关重要。

“现在，大多数测试针对的是器官功能障碍，有时他们并不表示在器官功能低于50%之前就存在问题，”埃默里大学外科学副教授Andrew Adams博士说。医学和共同资深作者。“这种[方法]足够灵敏，可以在您看到移植器官受到严重损伤之前检测出芽反应，这可以帮助临床医生及早治疗以防止损伤。”

该团队使用与对丝氨酸蛋白酶颗粒酶B特异的肽底物缀合的纳米颗粒，其在急性细胞排斥发作期间由受体T细胞产生。传感器颗粒检测颗粒酶B，当存在时，将移植的器官细胞推入细胞凋亡。

“在任何器官损伤发生之前，T细胞必须产生颗粒酶B，这就是为什么这是一种早期检测方法，”佐治亚理工学院和埃默里生物医学工程系Wallace H. Coulter助理教授Gabe Kwong博士说。大学和该研究的共同资深作者。

纳米粒子与氧化铁一起放在中间，像球一样，双层涂有葡聚糖和聚乙二醇，以防止身体过快地处理它们。由氨基酸制成的刷毛从铁球中伸出，荧光“报告”分子附着在它们的尖端上。

静脉注射颗粒。它们太大而不能在天然组织中积聚或通过肾脏并从体内排出，但小到足以积聚在挣扎的移植器官的组织中，在那里他们一直在寻找拒绝。

“纳米粒子的刷毛模仿细胞内颗粒酶的氨基酸靶标，因此酶同时切割纳米粒子上的刷毛，”Kwong说。“这会释放出报告分子，这些分子很小，很容易通过肾脏的过滤进入尿液。”

该方法通过在皮肤移植物排斥的小鼠模型中的全身给药来验证。在这些模型中，纳米传感器优先在同种异体移植组织中积累，在那里它们被颗粒酶B切割，释放出过滤到受体尿液中的荧光报告基因。然后，在移植组织中排斥特征明显之前，尿液分析以高灵敏度和特异性区分排斥反应的发生。此外，在用亚治疗水平的免疫抑制药物治疗的小鼠中，可以在移植物失败之前检测尿液中的报告信号。该方法可以实现对同种异体移植物状态的常规监测，而无需进行活组织检查。

研究人员计划增加他们的新传感器来检测抗体的攻击 - 这是移植排斥的另一个主要原因。“抗体通过类似的酶杀死它们的靶细胞。在未来，我们设想一个传感器来检测两种类型的拒绝，“Kwong说。

此外，这种方法可以适应“排除移植器官的拒绝，感染或损伤等多种问题，”亚当斯说。“所有这些治疗都是不同的，所以我们可以选择适当的治疗或治疗组合，并使用测试来衡量治疗的有效性。”

尿液测试在整个器官上得到更全面的阅读，并且它比活组织检查具有其他优势。“活组织检查不具有预测性。这是一个静态快照。这就像在看中间跳跃的人的照片。你不知道他们是在上路还是在路上。通过活组织检查，你不知道拒绝是在进展还是在倒退，“Kwong说。“我们的方法测量生物活动率，并告诉我们事情的进展。”

这也可以让临床医生仔细注射绝大多数移植患者接受的强效免疫抑制药物。“调整剂量非常困难，但非常重要，因为严重的免疫抑制会增加感染的发生率，接受它的患者也会更频繁地患上癌症，”Kwong说。