Sensor implantasi mendeteksi tanda-tanda awal penolakan organ pada tikus

Sebuah studi baru yang diterbitkan dalam jurnal Science Advances melaporkan bahwa perancah mikropori berfungsi sebagai metode pengawasan invasif minimal untuk mendeteksi penolakan sebelum kegagalan cangkok pada model tikus.

Sensor ini merupakan langkah pertama menuju terciptanya alat yang dapat memberikan informasi awal penting kepada dokter tentang potensi 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 memadai dapat menyebabkan kerusakan cangkok.

Secara tradisional, biopsi transplantasi dilakukan untuk menilai efektivitas imunosupresi. Namun, biopsi invasif ini memiliki variabilitas yang signifikan dan merupakan indikator penolakan yang terlambat. Untuk mendeteksi penolakan sebelum kegagalan cangkok, tim peneliti dari Universitas Michigan menggunakan perancah mikropori yang berfungsi sebagai metode pemantauan minimal invasif.

Setelah transplantasi jantung atau kulit pada tikus, implan ceruk mengumpulkan sel imun bawaan dan adaptif, dan analisis ekspresi gen mengidentifikasi biomarker penolakan alograf seluler akut (ACAR) sebelum tanda-tanda klinis kegagalan cangkok terjadi.

Studi awal dilakukan dengan transfer adoptif sel T ke dalam alograf yang tidak kompatibel, yang memungkinkan fokus pada penolakan yang dimediasi sel T, diikuti oleh studi validasi pada hewan tipe liar. Perancah relung memungkinkan pengambilan sampel sel secara berkala, dan panel biomarker genetik membedakan tikus yang menolak alograf dari tikus dengan cangkokan yang sehat.

"Studi tentang pemantauan respons imun menjadi menarik karena munculnya imunoterapi. Deteksi respons imun yang tidak diinginkan ini memiliki implikasi medis yang signifikan karena sering kali kita tidak mengetahui adanya respons yang tidak diinginkan hingga suatu organ mulai kehilangan fungsinya," kata Lonnie Shi, seorang profesor teknik biomedis di Universitas Michigan dan salah satu penulis studi tersebut.

Proses baru ini dimulai dengan menanamkan 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-sel imun bersirkulasi melaluinya.

Bahan tersebut memicu respons benda asing, yang menyebabkan perekrutan sel imun. Yang penting, sel-sel ini menunjukkan fenotipe spesifik jaringan, bukan yang beredar, sehingga memungkinkan peneliti untuk memantau respons jaringan dari waktu ke waktu.

"Ketika sistem imun diaktifkan dalam konteks penolakan transplantasi, Anda dapat melihat sel-sel imun yang diaktifkan pada implan," kata Shi.

Kemampuan untuk menilai respons imun dalam jaringan dapat menjadi alat yang ampuh bagi para peneliti yang mempelajari sistem imun. Analisis serial transkriptom sel dapat mendeteksi potensi penolakan organ dengan biopsi minimal invasif, bukan biopsi transplantasi yang berisiko tinggi.

"Kelangsungan hidup cangkok organ padat dianggap sebagai salah satu pencapaian terpenting dalam pengobatan modern, namun kita sering mengabaikan terapi agresif yang dibutuhkan setelah transplantasi untuk mempertahankan cangkok 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 ditanggung oleh penerima transplantasi," tambah Uri.

"Hal 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 menjalani transplantasi berulang."