外泌体：器官移植后细胞排斥的有前途的生物标志物

如今，接受器官移植的患者需要反复进行手术活检，以检测其一生中的急性细胞排斥反应 （ACR）。但是，在发现一种有前途的生物标志物后，ACR的血液检测可能即将到来。

当患者的免疫细胞（称为 T 细胞）开始攻击移植器官时，就会发生 ACR。然而，当观察血液样本中的T细胞时，研究人员无法确定器官排斥过程中出现的任何显着差异。现在，耶鲁大学的一个研究小组发现，T细胞的外泌体在ACR期间发生了显着变化。外泌体是细胞释放的细胞外囊泡，使它们能够相互交流。研究人员在2024年3月的《美国移植杂志》上发表了他们的研究结果。

“我们开发了一种新的生物标志物平台，有望通过血液样本可靠地检测排斥反应，”外科（心脏 ）副教授兼该研究的首席研究员、医学博士、理学硕士 Prashanth Vallabhajosyula 说。“随着我们继续在临床环境中进行更多研究，我们希望这个生物标志物平台最终将取代手术活检。

器官排斥只能通过侵入性活检检测到

为了保护我们的身体免受病原体的侵害，我们的免疫系统能够区分自我和非自我。因此，移植的器官一直处于被接受者免疫系统排斥的风险之下。这个过程由两种类型的免疫细胞介导——T 细胞和 B 细胞。T细胞是最常见的排斥反应的原因，临床医生称之为急性细胞排斥反应（ACR）。

为了防止这种情况，器官移植的接受者必须在余生中继续服用免疫抑制药物。然而，即使这些患者正在服用免疫抑制剂，仍可能发生突破性的排斥病例。因此，器官移植患者需要接受医生的长期监测。

手术活检允许临床医生对组织进行身体检查，以发现 ACR 的体征。这些检查对于指导适当的患者护理至关重要。如果活检检测到排斥反应，临床医生将立即升级患者的免疫抑制治疗。然后，患者将需要随后的活检，以确保增加的治疗有效。

作为一名心脏外科医生，Vallabhajosyula 亲眼目睹，虽然这些活检是患者护理的重要组成部分，但它们也会严重阻碍生活质量。活检可能与严重的并发症有关，Vallabhajosyula说。例如，心脏活检可导致心律失常、心包填塞和心脏瓣膜损伤等并发症。“就心脏而言，如果发生排斥反应，可能会对心脏造成损害并影响其功能。在某些情况下，这可能是生死攸关的问题，“他说。“因此，在过去的60多年里，我们一直在进行心脏移植，心脏界一直在大力推动开发血液测试来取代活检。

T 细胞外泌体是 ACR 的潜在生物标志物

在他的实验室中，Vallabhajosyula的团队研究了外泌体，这些外泌体以货物的形式携带和运输材料，包括在细胞间通讯中发挥功能作用的蛋白质和RNA。“外泌体无处不在——它们存在于所有生物体液中，”他说。“我们相信细胞通过这些小信息包相互交流。

亲本细胞可以改变其外泌体携带的内容。虽然ACR不会改变血液中的T细胞本身，但Vallabhajosyula的团队想知道循环中的T细胞外泌体及其货物是否会被ACR改变。“外泌体在癌症诊断方面得到了广泛的研究，但在移植诊断领域做得很少，”他说。

然而，研究T细胞外泌体存在一个重大挑战：血液样本含有来自体内每种细胞类型的外泌体。“血液中的噪音太多了，”Vallabhajosyula解释道。为了克服这个问题，他的实验室开发了一种在生物样本中富集T细胞外泌体的方法，使他的团队能够无可比拟地了解它们的货物在ACR期间的变化。

ACR 显著改变 T 细胞外泌体货物

在他们最新的研究中，研究人员从心脏移植的小鼠模型中采集了血液样本，并分离了所有的外泌体。然后，他们使用抗体偶联的磁珠技术（其中附着在磁珠上的抗体与靶分子结合）来分离T细胞外泌体。这使他们能够量化这种特定的外泌体群体并研究其中的货物。他们使用一种称为定量逆转录聚合酶链反应（RT-qPCR）的技术来鉴定RNA，并使用蛋白质印迹技术。

研究小组发现，从接受ACR的小鼠模型中提取的T细胞外泌体的含量存在显着差异。

出于好奇，研究人员在心脏移植患者中重复了他们的方法。他们获得了血液样本和心脏活检。再一次，在活检显示ACR的患者中，他们发现从血液中获得的T细胞外泌体也发生了显着改变。“我们相信，我们第一次拥有了一个对检测器官移植中T细胞介导的排斥反应敏感的平台，”Vallabhajosyula说。

该研究还揭示了ACR的潜在病理生理学。当T细胞排斥移植器官时，它们会到达器官部位，并通过称为细胞凋亡的过程逐个细胞杀死它。研究人员发现外泌体的作用相似。“我们发现T细胞释放的外泌体也可以介导移植组织的损伤，”Vallabhajosyula说。“这让我们相信T细胞外泌体在排斥过程本身也起着重要作用。

未来的研究可能会导致改变生活的诊断性血液测试

该团队现在正在对更大的心脏移植受者队列进行进一步研究，以更好地了解他们新发现的生物标志物与活检相比的可靠性。他们还将这些发现转化为肺移植患者，肺活检仍然是排斥监测的黄金标准。

Vallabhajosyula希望这项工作将有助于为用能够检测ACR的血液检测取代手术活检铺平道路。这不仅可以改善患者的生活质量，还可以挽救更多生命。

此外，临床医生没有办法为患者滴定（校准）免疫抑制药物。“每个人都得到同样的高剂量，”Vallabhajosyula说。然而，这种疗法也有其自身的风险——免疫系统受到抑制的患者更容易感染和癌症发展。可靠的血液检测可以使临床医生在逐个患者的基础上滴定免疫抑制，以最大限度地降低免疫抑制治疗的风险。

这一愿景可能在未来十年内成为现实，Vallabhajosyula说。“我正在想象一个未来，心脏移植患者可以每月去一次当地的[诊断]实验室，”他说。“他们不必来到导管室，对移植的心脏进行活检。他们只需去当地的实验室，提供血液样本，然后回家，临床医生就会收到有关移植心脏整体免疫健康的分子信息。