移植センサーがマウスの臓器拒絶反応の初期徴候を検出

科学誌「Science Advances」に掲載された新しい研究によると、微多孔性スキャフォールドは、マウスモデルにおいて移植が失敗する前に拒絶反応を検出する低侵襲性の監視方法として機能することが報告されている。

これらのセンサーは、移植患者の臓器拒絶反応の可能性に関する重要な早期情報を医師に提供できるツールを作成するための第一歩です。

臓器移植では、移植片拒絶反応を防ぐため、積極的な免疫抑制が行われます。しかし、過剰な免疫抑制は腫瘍や日和見感染症の発生リスクを高め、不十分な免疫抑制は移植片の損傷につながる可能性があります。

従来、移植生検は免疫抑制の有効性を評価するために行われてきました。しかし、これらの侵襲的な生検は結果に大きなばらつきがあり、拒絶反応の遅行指標となります。ミシガン大学の研究チームは、移植不全前に拒絶反応を検出するために、低侵襲モニタリング法として機能する微細多孔性スキャフォールドを使用しました。

マウスの心臓または皮膚移植後、ニッチインプラントに自然免疫細胞と獲得免疫細胞が蓄積され、遺伝子発現解析により、移植不全の臨床兆候が現れる前に急性細胞性同種移植拒絶反応 (ACAR) のバイオマーカーが特定されます。

初期研究では、T細胞を不適合な同種移植片に移植することでT細胞を介した拒絶反応に焦点を当て、その後、野生型動物を用いた検証研究を実施しました。ニッチスキャフォールドにより頻繁な細胞サンプリングが可能になり、遺伝子バイオマーカーパネルを用いて同種移植片を拒絶するマウスと健康な移植片を持つマウスを区別できます。

「免疫反応のモニタリング研究は、免疫療法の台頭により、非常に興味深いものとなっている。望ましくない免疫反応の検出は、重大な医学的意味合いを持つ。なぜなら、臓器の機能が低下し始めるまで、望ましくない反応に気付かないことが多いからだ」と、ミシガン大学の生物医学工学教授で、この研究の共著者であるロニー・シー氏は述べた。

この新しいプロセスは、まず皮膚の下に多孔質の足場を移植することから始まり、その毛穴の中で組織が形成されます。発達中の組織は血管新生します。その結果、血管がこの空間を通過し、免疫細胞が循環するようになります。

この物質は異物反応を引き起こし、免疫細胞の動員につながります。重要なのは、これらの細胞が循環型ではなく組織特異的な表現型を示すことです。そのため、研究者は組織反応を経時的にモニタリングすることができます。

「移植片拒絶反応の状況で免疫系が活性化すると、インプラント上で活性化した免疫細胞が見られる」とシー氏は語った。

組織における免疫反応を評価する能力は、免疫系を研究する研究者にとって強力なツールとなる可能性があります。細胞トランスクリプトームの連続解析により、リスクの高い移植生検ではなく、低侵襲性の生検で潜在的な臓器拒絶反応を検出できる可能性があります。

「固形臓器の移植の生存は現代医学の最も重要な成果の一つと考えられているが、移植後に健康な移植片を維持するために必要な積極的な治療が見落とされがちだ」とミシガン大学生物医学工学部の博士研究員ラッセル・ユーリー氏は述べた。

「これらの埋め込み型センサーは、拒絶反応の非常に早い段階を検知することができます。これは、移植後の個別ケアのためのツールへの第一歩であり、移植を受けた人が現在耐えなければならない侵襲的な処置と壊滅的な副作用を最小限に抑えるものです」とウリ氏は付け加えた。

「これは、数十年にわたって治療と生検を受け、移植を繰り返す必要のある小児期および青年期の臓器移植患者にとって特に重要となるだろう。」