Sensor implan mendeteksi tanda-tanda awal penolakan organ pada tikus

Sebuah studi baru yang dipublikasikan di Science Advances melaporkan bahwa scaffold mikropori berfungsi sebagai metode pengawasan invasif minimal untuk mendeteksi penolakan sebelum kegagalan cangkok pada model tikus.

Sensor-sensor ini adalah langkah pertama dalam menciptakan alat yang dapat memberikan informasi awal yang penting kepada dokter tentang kemungkinan penolakan organ pada pasien transplantasi.

Transplantasi organ disertai dengan imunosupresi agresif untuk mencegah penolakan cangkok. Namun, imunosupresi yang berlebihan dapat meningkatkan risiko berkembangnya neoplasma dan infeksi oportunistik, dan imunosupresi yang tidak mencukupi dapat menyebabkan kerusakan akibat cangkok gigi.

Biasanya, biopsi organ yang ditransplantasikan dilakukan untuk menilai efektivitas imunosupresi. Namun, biopsi invasif ini memiliki variabilitas yang signifikan dan merupakan indikator penolakan yang tertinggal. Untuk mendeteksi penolakan sebelum kegagalan cangkok, tim peneliti dari Universitas Michigan menggunakan perancah mikro yang berfungsi sebagai metode pengawasan invasif minimal.

Setelah transplantasi jantung atau kulit pada tikus, sel imun bawaan dan adaptif terakumulasi dalam implan khusus, dan analisis ekspresi gen mengidentifikasi biomarker penolakan allograft seluler akut (ACAR) sebelum timbulnya tanda-tanda klinis kerusakan cangkok.

Studi awal dilakukan dengan transfer sel T adaptif ke allograft yang tidak cocok, memungkinkan fokus pada penolakan yang dimediasi sel T, diikuti dengan studi validasi pada hewan tipe liar. Perancah khusus memungkinkan pengambilan sampel sel secara berkala, dan panel biomarker genetik membedakan tikus yang menolak cangkok alogenik dengan tikus yang menerima cangkok sehat.

"Penelitian tentang pemantauan respons imun menjadi menarik dengan munculnya imunoterapi. Deteksi respons imun yang tidak diinginkan ini memiliki janji medis yang signifikan, karena sering kali Anda tidak melakukannya tahu tentang respons yang tidak diinginkan hingga organ tersebut mulai kehilangan fungsinya," kata Lonnie Shea, profesor teknik biomedis di Universitas Michigan dan salah satu penulis penelitian tersebut.

Proses baru ini dimulai dengan penanaman perancah berpori di bawah kulit, tempat jaringan berkembang di pori-pori. Jaringan yang berkembang menjadi tervaskularisasi. Efek akhirnya adalah pembuluh darah melewati ruang ini, dan sel kekebalan bersirkulasi melaluinya.

Material tersebut memicu respons benda asing, yang mengakibatkan perekrutan sel imun. Yang penting, sel-sel ini menunjukkan fenotipe spesifik jaringan, bukan spesifik sirkulasi, yang memungkinkan peneliti untuk memantau respons jaringan dari waktu ke waktu.

"Ketika sistem imun diaktifkan dalam konteks penolakan cangkok, Anda mungkin melihat sel imun yang diaktifkan pada implan," kata Shi.

Kemampuan untuk menilai respons imun dalam jaringan dapat menjadi alat yang ampuh bagi peneliti yang mempelajari sistem imun. Analisis sekuensial transkriptom sel dapat mendeteksi kemungkinan penolakan organ dengan biopsi minimal invasif, bukan biopsi organ yang ditransplantasikan, yang memiliki risiko lebih tinggi.

“Kelangsungan hidup transplantasi organ padat dianggap sebagai salah satu kemajuan terpenting dalam pengobatan modern, tetapi kita sering mengabaikan terapi agresif yang dibutuhkan setelah transplantasi untuk mempertahankan cangkokan yang sehat,” kata Russell Urie, seorang peneliti pascadoktoral di Departemen Teknik Biomedis di Universitas Michigan.

"Sensor yang dapat ditanamkan ini dapat mendeteksi proses penolakan yang sangat dini, yang merupakan langkah pertama menuju alat untuk perawatan pascatransplantasi yang dipersonalisasi dan meminimalkan prosedur invasif dan efek samping yang menghancurkan yang saat ini harus dialami oleh penerima transplantasi," tambah Uri.

"Ini akan sangat penting bagi penerima transplantasi organ di masa kanak-kanak dan remaja, karena mereka harus menjalani perawatan dan biopsi selama beberapa dekade dan bahkan pengulangan transplantasi."