首个监测移植器官的设备可检测出排斥反应的早期迹象

美国西北大学（Northwestern University）的研究人员开发出了首个用于实时连续监测移植器官健康状况的电子装置。

这种超薄、柔软的植入物直接安装在移植的肾脏上，可以检测到与炎症和其他移植排斥反应相关的温度异常。然后，它通过无线方式将数据流传输到附近的智能手机或平板电脑，提醒病人或医生注意。

在一项新的研究中，研究人员在一个移植肾脏的小动物模型上测试了该装置，发现该装置比目前的监测方法提前三周检测到排斥反应的警告信号。由于器官短缺危机导致对器官的需求不断增加，因此器官越来越珍贵。

这项研究将于周五（9月8日）发表在《科学》杂志上。

排斥反应可能发生在移植后的任何时候–移植后立即或数年后。研究作者说，排斥反应通常是无声的，患者可能不会出现症状。

“我注意到我的许多病人一直感到焦虑–不知道他们的身体是否对移植器官产生了排斥反应，”领导这项研究临床部分的西北医学中心移植肾科医生洛伦佐-加隆（Lorenzo Gallon）博士说。”他们可能已经为移植等待了数年，然后终于从亲人或已故捐赠者那里接受了移植。然后，他们的余生都在担心器官的健康。我们的新设备可以提供一些保护，持续监测可以让他们放心和安心”。

西北大学的生物电子学先驱约翰-罗杰斯（John A. Rogers）领导了该装置的开发工作，他说，一旦发生排斥反应，尽早发现是至关重要的。

“罗杰斯说：”如果能及早发现排斥反应，医生就能提供抗排斥疗法，改善病人的健康状况，防止他们失去捐献的器官。”在最坏的情况下，如果排斥反应被忽视，可能会危及生命。越早发现排斥反应并采取治疗措施越好。我们正是考虑到这一点才开发了这款设备。

“罗杰斯实验室的博士后研究员、该论文的第一作者苏拉比-马德瓦帕西（Surabhi Madhvapathy）说：”每个人对抗排异疗法的反应不同。”实时监测病人移植器官的健康状况是实现个性化用药和医疗的关键一步”。

加隆还是西北大学范伯格医学院肾脏病学、高血压和器官移植学教授。罗杰斯是西北大学麦考密克工程学院材料科学与工程、生物医学工程和神经外科的路易斯-辛普森和金伯利-奎雷教授，以及奎雷-辛普森生物电子学研究所（QSIB）所长。盖伦和罗杰斯与费恩伯格的器官移植研究教授张珍妮博士共同领导了这项研究。

当前的监测挑战

对于美国25万多名接受肾移植的患者来说，监测器官的健康状况是一个持续的过程。监测肾脏健康最简单的方法是测量血液中的某些指标。通过跟踪病人的肌酐和血尿素氮水平，医生可以了解肾功能。但肌酐和血尿素氮水平会因器官排斥无关的原因而波动，因此追踪这些生物标志物既不敏感也不特异，有时会导致假阴性或假阳性。

目前检测排斥反应的 “黄金标准 “是活组织检查，即医生用一根长针从移植器官中提取组织样本，然后对样本进行分析，寻找即将发生排斥反应的迹象。但活检等侵入性手术存在多种并发症风险，包括出血、感染、疼痛，甚至会不慎损伤附近组织。

“周转时间可能相当长，而且监测频率有限，需要进行异地分析，”加隆说。”可能需要四五天才能得到结果。而这四、五天对于及时做出治疗病人的决定至关重要。

时间和温度

相比之下，西北大学的新型生物电子植入物监测的东西要简单可靠得多：温度。由于温度升高通常伴随着炎症，研究人员假设，感知异常的温度升高和不寻常的温度变化可能会为潜在的移植排斥提供早期预警信号。

动物研究证实了这一点。在研究中，研究人员注意到，在发生排斥反应之前，移植肾脏的局部温度会升高，有时可高达 0.6 摄氏度。

在未服用免疫抑制剂的动物中，温度在血液样本中的生物标志物发生变化前两三天就会升高。在服用免疫抑制剂的动物中，温度不仅会升高，而且在肌酐和血尿素氮升高前三周还会出现额外的变化。

“Madhvapathy说：”在正常情况下，器官温度以每天为周期波动。”我们观察到，在移植排斥病例中，温度异常波动的频率较高，持续时间为 8 小时和 12 小时。

加隆说：”即使肌酐正常，也会出现组织损伤。即使肾功能看起来正常，血液中的排斥迹象也可能会滞后几天。

新设备不仅能比其他方法更早地检测到排斥迹象，还能提供连续、实时的监测。刚做完移植手术后，患者可能每周要接受一次以上的血液检测。但是，随着时间的推移，血液检测的频率会越来越低，这就会使患者在数周内都处于未知状态。

病人 “走钢丝

西北医学皮肤科医生华金-布里瓦博士（Dr. Joaquin Brieva）对等待和疑惑深有体会。布里瓦患有先天性肾病，于 2022 年 9 月接受了肾移植手术。

“移植后两天内，我的肾功能就恢复了正常，”布里瓦说，他没有参与这项研究。”但你又会担心肾脏排斥的可能性。这就是为什么要使用这些强效抗排斥药物和类固醇。你在走钢丝，担心感染、药物并发症、各种副作用和肾脏排斥反应。您可以通过调整药物来缓解部分担忧，但肾脏排斥反应仍然普遍存在。移植肾非常珍贵，所以这是我最担心的问题。

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