تجزیه و تحلیل ترانس کریپتومیک تک سلولی امضاهای سلولی خاصی را برای رد پیوند کلیه نشان می دهد

روزی را تصور کنید که آزمایش ادرار می‌تواند دقیقاً به پزشک اطلاع دهد که چرا بیمار پیوند کلیه رد عضو را تجربه می‌کند و بهترین دارو را برای رسیدگی خاص به مشکل پیشنهاد می‌کند.

آن روز به لطف مجموعه قابل توجهی از آنالیزهای تک سلولی که خاص ترین امضاهای سلولی را تا به امروز برای رد پیوند کلیه شناسایی کرده اند، به واقعیت نزدیک تر شد. این یافته ها در 25 مه 2023 به تفصیل بیان شد JCI مجله تحقیقات بالینی.

نتایج مطالعه منعکس کننده هشت سال کار گروهی به رهبری کارشناسان در کودکان سینسیناتی و کالج پزشکی دانشگاه سینسیناتی با مشارکت محققان دانشگاه نوتردام و نوارتیس است.

تیفانی شی، دانشجوی دکترا/MD با برنامه تحصیلات تکمیلی ایمونولوژی و برنامه آموزش دانشمندان پزشکی در کودکان سینسیناتی اولین نویسنده بود. همکاران ارشد دیوید هیلدمن، دکترا، مدیر موقت بخش ایمونوبیولوژی در کودکان سینسیناتی، و E. Steve Woodle، MD، استاد جراحی و ویلیام A. Altemeier صندلی در جراحی تحقیقاتی در کالج پزشکی UC بودند. هیلدمن و وودل مدیر مرکز ایمونولوژی پیوند در کودکان سینسیناتی هستند.

هیلدمن می‌گوید: «درمان‌های موجود برای توقف یک رویداد طرد در دهه‌ها تغییر چندانی نکرده است. این امضاهای سلولی راه را برای ایجاد مجموعه جدیدی از درمان‌های ضد رد شدن باز می‌کنند.»

داشتن یک رویکرد پزشکی دقیق برای درمان رد عضو، این پتانسیل را دارد که به طور قابل توجهی تهدید رد اعضای پیوندی را کاهش دهد. تحقیقات بیشتری مورد نیاز خواهد بود، اما این یافته‌ها پیامدهایی دارند که فراتر از پیوند کلیه است و به طور بالقوه برای پیوند کبد، ریه و موارد دیگر کاربرد دارد.»

E. Steve Woodle، MD، پروفسور جراحی و ویلیام A. Altemeier کرسی جراحی تحقیقاتی در کالج پزشکی UC

رد عضو 10 درصد از گیرندگان را تحت تأثیر قرار می دهد

پیوند کلیه رایج ترین شکل پیوند عضو است. پس از نارسایی اندام ناشی از دیابت، عفونت، صدمات و عوامل دیگر ارائه می شود. بر اساس گزارش شبکه متحد برای اشتراک اعضا (UNOS) در سال 2022، جراحان 25498 پیوند کلیه را در سراسر ایالات متحده انجام دادند.

در 30 سال گذشته، پیشرفت‌های تدریجی باعث شده است که پیوند کلیه بیشتر طول بکشد، به طوری که اکنون «نیمه عمر» برای کلیه‌های اهداکننده زنده از 20 سال بیشتر شده و برای اعضای اهداکننده متوفی به 12 سال نزدیک می‌شود.

هیلدمن می‌گوید: «برای یک فرد مسن، این نرخ‌های بقا نشان‌دهنده زمان بسیار طولانی است. اما برای بزرگسالان جوان و کودکان، احتمال نیاز به پیوند دوم همچنان بالاست.

با این حال، هنگامی که یک گیرنده پیوند کلیه رد حاد را تجربه می کند، بسیاری از آنها پیوند خود را از دست می دهند و در عرض 1-3 سال به دیالیز باز می گردند. علاوه بر این، هنگامی که سیستم ایمنی بیمار یک عضو را رد کند، احتمال رد پیوند دوم بسیار بیشتر است.

متأسفانه، ابزارهای موجود برای درمان موثر رد – کورتیکواستروئیدها و گلوبولین های ضد لنفوسیت – برای بیش از 60 سال تا حد زیادی بدون تغییر باقی مانده اند. شواهد جمع آوری شده در طول سالیان متمادی نشان داده است که این درمان ها به طور ناکافی یا ناقص رد را درمان می کنند.

کشف سرنخ ها یک سلول در یک زمان

در مطالعه جدید، محققان از فناوری‌های قدرتمند آنالیز ژنومی تک سلولی برای مقایسه دقیق نمونه‌های بیوپسی از کلیه‌های پیوندی که با رد سلولی حاد مواجه شده‌اند، استفاده کردند. این مطالعات همچنین ردهایی را که تحت عامل سرکوب کننده ایمنی نگهدارنده معمول استفاده می شود (تاکرولیموس) و دو داروی جایگزین جدیدتر (بلاتاسپت و ایسکالیمب) مقایسه کردند.

تجزیه و تحلیل به قدری دقیق بود که تیم قادر به ردیابی چگونگی تغییر بیان ژن در جمعیت خاصی از سلول‌ها بود که منجر به آسیب رد می‌شود، که نویسندگان آن را کلون‌های سلول T توسعه‌یافته CD8 (CD8) نامیدند._انقضا).

محققان می گویند این مطالعه اولین مطالعه ای است که ترکیبی از تجزیه و تحلیل RNA تک سلولی با آنالیز گیرنده سلول T تک سلولی (TCR) را برای بررسی رد حاد پیوند کلیه اعمال می کند.

“قدرت کاری که ما انجام می‌دهیم از توانایی نگاه کردن به سلول‌ها در سطح تک سلولی ناشی می‌شود. ما می‌توانیم به طور خاص به سلول‌هایی که مسئول رد شدن هستند نگاه کنیم و می‌توانیم به چگونگی تغییر رد در طول زمان به عنوان سلول‌های T نگاه کنیم. شی می‌گوید که واکنش خود را به داروهای مختلف تغییر می‌دهند.

وودل CD8 را توصیف می کند_انقضا سلول ها به عنوان “نوک نیزه” در رد.

این کار سه یافته کلیدی را نشان داد:

اول، حتی زمانی که یک رویداد رد حاد متوقف شد، تحقیقات نشان داد که درمان‌ها اغلب برای از بین بردن تمام سلول‌های T که خود را برای حمله به پیوند شبیه‌سازی کرده‌اند، کامل نیستند. در برخی موارد، سلول‌های T متخاصم تا ماه‌ها پس از درمان ضد رد شدن باقی ماندند.

این نشان می‌دهد که رویدادهای رد چندگانه، که قبلاً تصور می‌شد کاملاً مجزا هستند، ممکن است در واقع یک رویداد رد، طولانی‌تر و در حال سوختن باشند. پرداختن به سلول‌های T کلون‌شده در کمین که از درمان اولیه طفره می‌روند، احتمالاً نیازمند تکنیک‌های آزمایشی بهبود یافته و اتخاذ استانداردهای عملی سازگارتر است.

دوم، تیم تقریباً 20 “کلونوتیپ” CD8 را پیدا کرد_انقضا سلول های T – از هزاران پتانسیل – که خود را برای حمله به یک عضو پیوندی بازتولید کردند. انواع با توجه به گیرنده های سلول های T متفاوت بود. تعداد نسبتاً کم کلونوتیپ ها محققان را هیجان زده کرد زیرا جستجو برای درمان های جدید بالقوه برای جلوگیری از رد پیوند را آسان تر می کند.

با مطالعه این سلول‌های نادر، اما کارآمد، تیم تحقیقاتی به نشانه‌های سلولی متمایزی که در طی یک رویداد رد رخ می‌دهند، یافتند که بسته به اینکه کدام داروی نگهدارنده سرکوب کننده سیستم ایمنی استفاده می‌شد، متفاوت بود. ژن‌های مختلف درگیر امکان استفاده از داروهای دیگر را افزایش می‌دهند که معمولاً با درمان رد عضو به عنوان سلاح‌های جدید برای موقعیت‌های خاص مرتبط نیستند.

به عنوان مثال، این تیم اخیراً در استفاده از یک مهارکننده mTOR به نام اورولیموس برای کمک به بیمارانی که از درمان بلاتاسپت سودی نبرده‌اند، موفقیت‌آمیز گزارش کرده‌اند، اما به نظر می‌رسد که همان دارو زمانی که درمان تاکرولیموس درگیر است، هیچ مزیت مشابهی ارائه نمی‌دهد. این کار منجر به یک کارآزمایی بالینی در حال انجام به رهبری وودل برای درمان بیماران با بلاتاسپت و اورولیموس برای سرکوب ایمنی نگهدارنده شد.

ثالثاً، همان نوع سلول های T که باعث بروز حوادث رد می شوند نیز می توانند در نمونه های ادرار شناسایی شوند.

چرا آزمایش ادرار مهم است

در حال حاضر، دستیابی به جزئیات اساسی رد کلیه پیوندی مستلزم جمع آوری بیوپسی بافتی است، یک روش جراحی که نیاز به مراجعه به بیمارستان دارد. انجام چندین بیوپسی در طول زمان برای ردیابی نتایج درمان برای بیماران پرهزینه و بالقوه خطرناک است.

با این حال، آزمایش‌های ادرار را می‌توان بیشتر به روشی غیرتهاجمی و به طور بالقوه بدون ناراحتی از مراجعه به بیمارستان جمع‌آوری کرد. علاوه بر حمایت مستقیم از مراقبت از بیمار، یک آزمایش ادرار زنده می‌تواند به تسریع کار تحقیقاتی مورد نیاز برای ارزیابی پروتکل‌های درمانی جدید ضد رد شدن کمک کند. این تحقیق همچنین نشان داد که CD8_انقضا سلول های T که در اندام رد کننده یافت شدند در ادرار نیز وجود داشتند.

هیلدمن می‌گوید: «این یافته نشان می‌دهد که یک آزمایش ساده ادرار می‌تواند جایگزین بیوپسی پیوند کلیه تهاجمی‌تر شود و در نتیجه نظارت بر درمان رد بیماران را برای اثربخشی بسیار ایمن‌تر و آسان‌تر کند».

چالش حیاتی برای دستیابی به یک آزمایش ادرار بالینی عملی، ایجاد فرآیندی است که بتواند نتایج آزمایش را در 48 ساعت تولید کند، نه فرآیند متمرکز بر تحقیق مورد استفاده در این مطالعه، که چندین ماه طول کشید تا تکمیل شود.

ارائه برنده جایزه

به عنوان نویسنده اول، شی نتایج این مطالعه را در ATC2023، نشست علمی سالانه کنگره پیوند آمریکا، که از 3 تا 7 ژوئن در سن دیگو برگزار شد، ارائه کرد. ارائه شی “جایزه منتخب مردم” را دریافت کرد، به این معنی که توسط بیش از 5000 شرکت کننده به عنوان بهترین ارائه عمومی جلسه انتخاب شد.

شی همچنین جایزه محقق جوان را دریافت کرد و از چندین محقق دیگر از کودکان سینسیناتی و UC در این مراسم تجلیل شد.

مراحل بعدی

کار تحقیقاتی بیشتری برای کشف احتمالات درمانی مربوط به امضاهای سلول T که در این مطالعه نشان داده شده است، مورد نیاز است. کار انجام شده توسط نویسندگان مشترک نشان داده است که تاکرولیموس یک درمان بسیار خوب برای برخی از بیماران مبتلا به موارد رد مقاوم است.

در درازمدت، مزایای آن می تواند فراتر از گسترش «نیمه عمر» کلیه های اهدایی باشد.

برای مثال، یافتن جایگزین‌هایی برای تاکرولیموس می‌تواند به افرادی که پیوند کبد و سایر پیوند اعضا را انجام می‌دهند، کمک کند تا از عوارض کلیوی ناشی از رژیم‌های ضد رد خود جلوگیری کنند.

و در نهایت، درک جدید از مکانیسم‌های سلولی کلیدی درگیر در رد پیوند می‌تواند منجر به روش‌هایی برای کاهش خطرات پیوند زنو (با استفاده از اندام‌های حیوانی اصلاح‌شده با ژن در انسان) شود.

وودل می‌گوید: «بیشتر افرادی که نیاز به پیوند عضو دارند، هرگز پیوند عضو دریافت نمی‌کنند، زیرا عرضه اعضای اهدایی بسیار محدود است. به لطف بینش هایی از این دست، ممکن است بتوانیم از دست دادن اندام های پیوندی را به میزان قابل توجهی کاهش دهیم تا رد شوند و در نتیجه اعضای اهدایی را برای دریافت کنندگان پیوند جدید آزاد کنیم.