세포 자유로운 DNA를 사용하는 이식 후에 단단한 기관의 건강 감시

cfDNA에 근거를 둔 진단은 조직 생검을 시킬 수 있었습니다
수많은 제한이 있기 위하여 이식 후에 타가 이식 거절을 검출하는 값이비싼 침략적인 조직 생검. 세포 자유로운 DNA (cfDNA)에 근거를 둔 분석실험 — DNA의 회람 파편은 세포, 조직에서 풀어 놓고, 자연적인 세포를 겪은 대로 기관은 죽음 집중적으로 최근에 공부되고 궁극적으로 거절을 검출하는 우리의 기능을 개량할 수 있었습니다, 방안은 관리에서 먼저 변화하고, 이식한 기관의 장기 생존을 강화합니다 조차.
(WGS)를 연속 전체 게놈을 위한 필요 및 제공 그리고/또는 받는 인자형의 사전 지식을 위한 필요를 포위하는 CfDNA 분석실험에는 강력한 병참술 이점이 있고 임상 면밀한 조사의 밑에 지금 있습니다. 더하여, 기증자 파생된 cfDNA (dd cfDNA) 따르는 이식의 기관 특정한 활동의 지식을 개량하는 것은 또한 이 분석실험을 낙관하는 것을 도왔습니다. 실험실은 또한 디지털 방식으로 작은 물방울 중합 효소 연쇄 반응 (PCR) 및 기관 특정한 DNA 메틸화 본과 같은 dd cfDNA의 양을 정하기를 위한 양자택일 방법을 소개했습니다. 이를테면, cfDNA에 근거한 최소로 침략적인 진단의 분야는 점점 유망합니다, 잠재적으로 전통적인 조직 생검을 대체하는 1 일.
기관 거절에 있는 CFDNA의 역할
수령인의 면역력에 기인한 기증한 기관의 상해를 나타나는 거절은, 타가 이식 역기능과 참을성 있는 죽음 조차 일으키는 원인이 될 수 있습니다. T 세포에 의하여 중재된 심각한 세포질 거절 (ACR)는 포스트 이주 첫번째 6 달 안에 (1) 수시로 생깁니다. ACR는 타가 이식의 틈새 공간에 있는 수령인의 면역력이 외국 것과 같이 기증하는 기관에 항원을 인식하는 때 CD4+와 CD8+ T 세포의 축적을 포함합니다. 이 T 세포는 표적 세포의 프로그램한 세표죽음 (아폽토시스)로 궁극적으로 이끌어 내는 면역성이 있는 폭포를 개시합니다. 이 세포가 죽는 때, genomic DNA는 쪼개지고 길이의 대략 140의 기본적인 쌍 (bp)를 측정하는 dd cfDNA의 파편은, 혈액에 있는 받는 cfDNA의 수영장을 결합하기 위하여 풀어 놓이고 소변 (2)에서 궁극적으로 배설됩니다.
임산부 순환 내의 태아 DNA 파편을 분석하고 암 관련된 돌연변이를 확인하기 위하여 종양 세포에서 풀어 놓인 회람 DNA를 연속을 포함하여 약의 다른 지역에 있는 침략적인 생검을, 대체하기 위하여 유전적 이상을 자궁내에서 확인하기 위하여 회람 cfDNA는 최근에 진단 기구 레버리지를 도입했습니다. 에서 양쪽 케이스에서는 뿐 아니라 이식, DNA 순서 다름을 확인하고 양을 정하는 높 처리량 연속은 명백한 근원에서 파생된 cfDNA의 2개의 다른 인구 사이에서 (2) 구별합니다. cfDNA의 3개의 특성은 그것에게 우수한 비침범성 후보자 단단한 기관 이식 후에 거절을 검출하기 위하여 생물지표를 만듭니다: 그것은 간단한 혈액 끌기, 정확하게 측정된 그것의 농도, 및 쉽게 확인된 그것의 뉴클레오티드 배열에서 얻어질 수 있습니다. ACR를 위한 생물지표로 cfDNA를 사용하여 기증되기 기관의 손상되기 세포에서 파생되고기 그러므로 타가 이식에서 일어나기 세표죽음의 직접적인 측정을 대표해야 하기 때문에 또한 유리합니다. 게다가, cfDNA는 본래 genomic DNA의 유전 특징 모두를 유지해, 자연적인 아폽토시스 (3)를 겪고 있는 수령인의 세포에서 파생된 cfDNA에서 분화될 기증한 기관에서 풀어 놓인 유전 물질을 허용하.
타가 이식 건강의 빈번하고 정확한 감시는 이주 수령인의 장기 생존을 위해 근본적입니다. 심장 이식 (HT)를 위해, endomyocardial 생검 (EMB)는 ACR 검출을 위한 현재 금 본위제 (4)입니다. 그러나, EMBs는 많은 것이 모든 기관에 일반적 생체 조직 검사를 실시하는인 뜻깊은 제한에 값이비쌉니다, (5-7). 더욱, EMBs의 침략적인 본질은 합병증 (6,8,9)의 위험한 상태에 HT 환자를 둡니다.
불행히도, 초음파 심장 검진법 화상 진찰 (MRI) 자기 공명 부족 충분한 특이성을 포함하여 현재 가능한 비침범성 방법 및 믿을 수 있 거절 (10-13)를 검출하는 감도. 혈액 근거한 생물지표는 cfDNA와 같은 임상 연습 (14-17)로 즉시 실행될 수 있던 유망한 대안을 대표합니다.
정지와 거절 도중 CFDNA의 활동
cfDNA가 아폽토시스의 자연적 사건 과정으로부터 기인하기 때문에, 모든 개인은 그들의 혈액 (18)에 있는 cfDNA의 탐지가능한 수준이 있습니다. 건강한 개인을 위해, 회람 cfDNA의 대다수는 세포질 회전율과 관련있는 자연사를 겪은 hematopoietic 세포에서 옵니다. cfDNA의 수준은 감염, 수술, 외상, 또는 철저한 운동 (2,19)를 포함하여 여러 이유로 변동합니다. 그러므로, cfDNA 근거한 거절을 검출하기 위하여 분석실험을 개발하는 것은 수령인의 순환 포스트 이주로 dd cfDNA 방출의 예상한 활동의 사정을 요구합니다. 이 고려사항은 dd cfDNA 시간이 지남에 따라 포스트 이주의 방출이 기관 특정하기 때문에 특히 중요합니다 (20-22).
예를 들면, 1명 일 포스트 HT에 dd cfDNA의 평균 수준은 3.8 ± 2.3% (20)입니다. 그러나, 7 일까지 dd cfDNA의 수준은 급속하게 떨어지고 일관되게 낮게 남아 있습니다 (<1> 반면에, 첫번째 수술 후 일에 26 ±의 평균 dd cfDNA 조각이 14% 있기 위하여 양측 폐 이주의 수령인은 찾아냈습니다. 게다가, dd cfDNA에 있는 감소는 첫번째 주 안에 급속하게 떨어진 dd cfDNA의 수준이 1%-3% (21)에 특징이고 그러나 다른 한편으로는 감속되고 일반적으로 남아 있었습니다. 그러나, 심각한 거절의 에피소드 도중 심장과 신장 이주와 유사한, dd cfDNA의 수준은 14%-15%의 평균에 두드러지게 증가해, 상승하.
dd cfDNA의 수준에 있는 이 가변성을 위한 세포질 회전율 계정의 조직 덩어리 그리고 비율에 있는 다름은 정지 도중 이른 포스트 이주를 그리고 풀어 놓았습니다. 예를 들면, 고요한 양측과 단 하나 폐 이주에 있는 dd cfDNA 수준 회람에 있는 다름은 세포질 회전율에 있는 다름에 의해 수 있어, 58의 세포/대 107 둘째로 설명될, 각각 (21)이. 대조적으로, 고요한 이식한 심장에서, 세포질 회전 속도는 둘째로 단지 8개의 세포/입니다 (21-23). 따라서, 주어진 단단한 기관과 관련되었던 dd cfDNA의 예상한 수준의 이해는 거절을 검출하는 기관 특정한 분석실험의 발달을 촉진하게 근본적 입니다. 일단 특정한 기관을 위한 cfDNA 방출의 활동이 이해되면, 몇몇 방법은 dd cfDNA 관계되는 양의 양을 정하기를 위해 존재합니다.
수령인을 대 DONOR-DERIVED CFDNA 구별하는 전략
기증자 수령인 성 미스매치
기증자가 수컷 이고 수령인이 여성 인 장기 이식을 위해, 실험실은 이 성 수령인의 총 cfDNA 수영장 (17) 내의에서 dd cfDNA 수준을 산출하기 위하여 미스매치를 레버리지를 도입할 수 있습니다. 연구원은 처음으로 및 특히 Y 염색체 (17)에 찾아낸 지구를 포함한 그들의 소변에 있는 dd cfDNA의 거절에 의하여 설명되는 차원이 높은 수준을 경험할 때 설명했습니다 수컷 기증자에게서 신장을 받았었던 여성 신장 이주 수령인에게서 가지고 간 소변 샘플에 있는 이 접근의 실행가능을. 이 접근이 타가 이식에 있는 거절의 자부하는 진단을 허용하더라도, 기증자와 수령인 사이 성 미스매치는 상대적으로 드물고 보편적으로 적용 가능합니다.
기증자 수령인 DNA 순서 다름
장기 이식은 또한 게놈 이주로 이식하기 기관 내의 세포가 그것의 기증자의 유전 정보를 포함하기 때문에, 간주될 수 있습니다. 이를테면, 게놈 이주 역동성 (GTD)의 개념은 회람 cfDNA (20-24)의 근원을 확인하기 위하여 그 때 레버리지를 도입할 수 있는 특정한 소재시에 기증자와 수령인의 유전 차이의 존재를 의지합니다. 이상적으로, 수령인은 단 하나 기초 (예를 들면, AA)를 위해 동형접합성 일 것이고 동일한 소재시에 기증자는 다른 기초 (예를 들면, GG)를 위해 동형접합성 이고.
개인 사이 유전 이성분을 주어, 게놈의 맞은편에 수만 잠재적으로 유익한 소재시는 연속 높 처리량을 사용하여 받는 cfDNA (20,24)와 dd cfDNA를 구별하기 위하여 질문될 수 있습니다. 이 개념은 심장 기증자에게서 뚝을 쌓은 표본을 사용하여 처음으로 각에게 기증자 수령인 한 쌍이 되기를 위한 사전 제공 인자형을 얻기 위하여 설명되었습니다. 각 수령인에게서 cfDNA를 추출하고 연속 후에, 기증자 특정한 분자의 조각은 결의가 굳었습니다. 생검 증명된 거절 사건 도중 또는의 바로 전 가지고 간 표본에서는, 기증자 특정한 단 하나 뉴클레오티드 동질다상 (SNPs)의 비율은 3%-4% (24)에서 <1>증가하기 위하여 찾아냈습니다.
이 이른 기왕 조사는 지금 장래적으로 유효하게 했습니다. 성숙한 소아과 심장과 폐 이주 수령인은 보충되고 쌍이 53,423의 유익한 SNP 감적의 평균을 가진 WGS를 통해서 얻어진 각 기증자 수령인을 위한 인자형은 (20)를 확인했습니다. 심각한 거절의 전반적으로, 조기 발견에 의하여 AlloMap의 첫번째 음식의 그것보다 우량하 ACR 검출에 transcriptome 분석 (25)에 근거를 둔 HT 후에 행정 승인되는 비침범성 접근이 마약을 상용합니다.
연구는 또한 WGS가 뿐만 아니라 접목 또한 환자의 virome에 관하여 정보 및 면역 억제의 전반적인 국가를 제공한다는 것을 보여주었습니다. 이것은 다른 분석실험 (26-28)에 의하여 얻기 어려운 잠재적으로 중대한 이점을 대표합니다.
그러나, WGS는 임상 연습에서 일상적으로 실행에서 그것을 막을 수 있던 난관에 직면합니다. 예를 들면, 수령인의 유전 정보는 쉽 얻어지는 수 있는 그러나, 이것은 항상 기증자를 위해 진실하지 않습니다. 더욱, WGS는 값이비싸고, 노동집약, 시간이 걸립니다.
양자택일 방법은 그로 인하여 기증자의 특정한 인자형 (29)의 사전 지식을 위한 필요를 삭제하는 추출한 cfDNA의 수영장 안에서 확인된 genotyped 다형태 SNPs의 패널을 채택합니다. 수시로 생기는 신장과 간 이주와는 다른, 심장을 위한 기증자 수령인 쌍은과 폐 이주는 밀접한 관계가 있 개인 사이에서 전형적으로 관련되지 않습니다. GTD는 이주 수령인 및 기증자 둘 다의 genotyping를 요구합니다. 그러나, 실제로는, 제공 인자형 정보는 수시로 이용할 수 없습니다. 여기에서, 우리는 제공 인자형이 없을 경우에 dd cfDNA 수준을 견적하는 산법을 개발해서 이 문제점을 해결합니다. 우리의 산법은 전통적인 GTD와 유사한 정확도를 가진 심장과 폐 타가 이식 거절을 예언합니다. 우리는 게다가 밀접한 관계가 있 수령인 및 기증자의 골수와 신장 이식에서 일반적인 대본을 취급하기 위하여 산법을 세련했습니다. 우리는 숨겨지은 Markov 모형을 사용하여 비관련 이거나 기증자의 형제자매인 골수 이식 환자에 있는 dd cfDNA를 견적하는 것이 가능하다는 것을 보여줍니다. 그러므로, 산법은 추정하는 심장과 폐 이주를 위해 기증자의 인자형은 일반 인구로 똑같은 빈도에 생긴다고 개발되었습니다. 수령인의 알려진 인자형에 이 빈도 및 비교에 기초를 두어, dd cfDNA의 조각은 수령인의 플라스마 표본에서 고립된 cfDNA의 총 수영장에서 믿을 수 있 견적될 수 있습니다.
폐 이식의 경우에, 이 단 하나 게놈 모형은, 제공기도 하고 받는 인자형을 사용하여 방법론에 비교될 때, dd cfDNA의 대등한 조각을 제공하기 위하여 찾아냈습니다. 그러나, 연구원이 HT에게 이 동일한 산법을 적용할 때, dd cfDNA의 추정된 수준은 폐 이주에서 강하게 상관되지 않았습니다. 이것은 HT 후에 존재한 dd cfDNA 더 낮은 절대적인 양과 관련있을지도 모릅니다. 이것은 분석실험 결과를 좌우할 수 있고 (30) 고려되어야 하는 기관 특정한 cfDNA 활동의 또 다른 보기입니다.
신장 이식의 경우에, 추적 연구는 확인된 dd cfDNA 수준의 공용품을 거절을 위한 실행 가능한 감적으로 알려진 기증자 특정한 SNPs를 사용하여 판명하기 위하여, 지휘되었습니다. 1개의 그런 학문에서는, 384명의 신장 수령인은 14의 임상 위치에서 계획된 간격으로 그리고 임상으로 나타난 생검 (31)의 경우에 혈액 샘플을 제공하기 위하여 보충되었습니다. 전반적으로, 학문은 102명의 환자에게서 107의 생검 견본에 있는 조직학과 일치한 플라스마 표본에서 찾아낸 dd cfDNA의 수준 사이 상호 관계에 집중했습니다. 좀 더 구체적으로, 활동적인 거절을 가진 27명의 환자에게서 27의 생검 표본은 활동적인 거절 없이 75명의 환자에게서 80의 생검 표본과 함께 얻어졌습니다.
이 학문에서는, 활동적인 거절은 심각한 항체 중재한 거절 (AMR), 만성 AMR 및 ACR를 포함했습니다. 이 학문에서 사용된 분석실험에는 dd cfDNA의 조각을 위한 1% 활동적인 거절 존재 또는 결핍을 나타내기 위하여 커트오프를 채택하고 85% 특이성 (95% CI, 79%-91%)와 59% 감도 (95% CI, 44%-74%)가 있기 위하여 찾아냈습니다. 이 분석실험의 감도는 83% 특이성 (95% CI, 78%-89%) 및 81% 감도 (95% CI, 67%-100%)가 있기 위하여 1% dd cfDNA의 커트오프의 사용에는 찾아내기 때문에, 활동 적이고 및 결석한 AMR 사이에서 감별을 위해 더. 현저하게, 두 경우 모두에서, 감도는 dd cfDNA의 조각이 3%를 초과할 때 실질적으로 떨어졌습니다.
비침범성 cfDNA 근거한 분석실험의 특이성 그리고 거절을 신장 이식을 따르는 검출하도록 감도를 개량하기 위하여는, 조사자는 또한 dd cfDNA (32-33) 절대적인 양을 조사했습니다. dd cfDNA 절대적인 양을 질문해서, 사람은 비 거절 사건에 감염 외상, 또는 잠재적으로 더 정확한 분석실험을 창조하는 운동과 같은, 기인한 총 cfDNA 수준에 있는 증가 때문에 dd cfDNA의 조각에 있는 인공적인 변화를 삭제할 수 있습니다.
이 가능성을 조사하기 위하여는, 1개의 학문은 주어진 소재시 (32)에 제공과 수령인 SNPs의 관계되는 비율과 반대로 인구 빈도에, 근거를 둔 32의 유익한 사본 수 이체 (CNVs)를 채택했습니다. 수령인의 게놈 안에서 없는 모든 CNVs 그러나 추출된 cfDNA 내의 현재는 그러므로 dd cfDNA를 대표하고 추측되었습니다.
특이성 및 감도는 절대적인 dd cfDNA 수준의 사용으로 전체적으로 향상했는 그러나 흥미롭게, 이 분석실험에는 또한 활동적인 ACR의 예와 반대로 활동적인 AMR 존재와 결핍 사이에서, 구별하는 더 중대한 수용량이 있었습니다. 더하여, 혈청 크레아티닌 수준은 신장 조직 손상 (31-33)와 반대로 사구 기능을 표시하기 때문에 확률이 높았던 활동적인 거절과 정지 사이에서 감별에서 충분하지 않았습니다.
다른 학문은 tacrolimus, 면역 억제제 (33)의 수준과 관련있는 신장 이주 수령인에 있는 dd cfDNA의 절대적인 수준을 탐구했습니다. 여기에서, 연구원은 dd cfDNA 절대적인 양이 더 낮은 tacrolimus를 가진 환자에서 실질적으로 더 높았다는 것을 수평하게 한다는 것을 것을을 발견했습니다 (<8> 실험실은 또한 WGS에 대안을 제시했습니다. 124 상업적으로 이용 가능한 패널을 사용하는 높게 다형태 (작은 대립 유전자 빈도 [MAF] >0.4) SNPs의 우리의 그룹에 의하여 탐구되는 표적으로 한 연속, 차세대 연속, 비발한 산법 (34). 이 접근은 두드러지게 요구하곤, 감소하는 비용 및 분석실험 시간, 그리고 급속한 분석을 가능하게 하기 연속의 총계를 감소시켰습니다. 그러나, 이 분석실험은 개인 사이 MAF에 있는 다름을 의지하기 때문에, 살 관련된 신장 기부금에서 보는과 같은 밀접한 관계가 있 기증자 수령인 쌍을 위해 튼튼하지 않ㄹ을. 그것은 온건하거나 더 중대한 거절 사건 검출을 위해 유효하게 하는 것을 남아 있습니다.
실험실은 또한 다형태 SNPs를 사용하여 디지털 방식으로 작은 물방울 PCR (30,35-37)의 기술과 결합된 dd cfDNA의 양을 정하기 위하여 탐구했습니다. 41 높게 다형태 SNPs를 사용하여, 안정되어 있는 신장 및 HT 수령인은 7% (35)의 수준이 있어 안정되어 있는 간 이주 수령인과 2%-3%의 dd cfDNA 조각을 보여주었습니다.
결론
타가 이식 거절을 검출하는 값이비싼 침략적인 조직 생검의 사용에는 뜻깊은 제한이 있습니다. 이를테면, 직접 그리고 정확하게 전체 이식된 기관의 건강을 사정할 수 있는 최소로 침략적인 분석실험은 단단한 기관 이식에 있는 성배를 대표합니다.
이식이 어떤 처음 약속을 보여준 후에 cfDNA의 사용은, 그러나 더 공부하고 확인은 cfDNA의 기본적인 생물학 뿐 아니라 그것의 행동 포스트 이주 모두의 우리의 이해를 개량할 것을 요구됩니다. 현재로서는, 중요한 기관 특정한 다름이 존재하다 명확합니다, cfDNA 방출의 본은 또한 거절 사건의 유형에 따라서 다르다. 그러나, cfDNA는 1개를 가장 유망한 기술의 그러나 조직 생검을 보충하고기 위하여 또는 궁극적으로 대체하기 위하여 개발한 대표합니다.