Xénotransplantation : défis actuels et solutions émergentes

Abstrait

Pour remédier à la pénurie continue d'organes disponibles pour le remplacement, la xénotransplantation de cœurs, de cornées, de peau et de reins a été tentée. Cependant, un obstacle majeur auquel sont confrontées les xénogreffes est le rejet dû à un cycle de réactions immunitaires au greffon. Les systèmes immunitaires adaptatif et inné contribuent à ce cycle, dans lequel les cellules tueuses naturelles, les macrophages et les lymphocytes T jouent un rôle important. Alors que les progrès dans le domaine de l'édition génétique peuvent contourner certains de ces obstacles, les biomarqueurs permettant d'identifier et de prédire le rejet de xénogreffe restent à standardiser. Plusieurs marqueurs de lymphocytes T, tels que CD3, CD4 et CD8, sont utiles à la fois pour le diagnostic et la prédiction du rejet de xénogreffe. De plus, une augmentation des niveaux de divers marqueurs d'ADN et microARN circulants est également prédictive du rejet de xénogreffe. Dans cette revue, nous résumons les découvertes récentes sur les progrès de la xénotransplantation, en mettant l'accent sur le porc à l'homme, le rôle de l'immunité dans le rejet de la xénogreffe et ses biomarqueurs.

Le rejet immunitaire est une réaction naturelle qui existe dans chaque corps humain. C'est la façon dont le corps se protège en éliminant les substances étrangères nocives. Lorsque des cellules ou des organes étrangers sont transplantés dans le corps humain, ils sont souvent perçus comme des substances nocives, provoquant une attaque du système immunitaire. C'est pourquoi le rejet immunitaire peut être combattu par l'utilisation de médicaments anti-rejet.

Cependant, nos études récentes ont montré que le système immunitaire non seulement reconnaît et exclut les cellules xénogéniques, mais génère également une défense à long terme contre ces cellules xénogéniques. La génération de cette réponse anticorps est obtenue par la modulation des interactions cellule-cellule et la sécrétion de cytokines. Ces molécules et cellules aident à réduire le rejet tout en renforçant l'immunité du corps aux xénogreffes.

Par conséquent, non seulement nous pouvons atténuer le rejet immunitaire, mais nous pouvons également augmenter l'immunité en stimulant le système immunitaire. Cela offre de l'espoir pour la xénotransplantation. De plus, nous pouvons utiliser des outils d'édition de gènes pour modifier la fonction du système immunitaire in vivo, afin de mieux s'adapter à la transplantation de cellules ou d'organes xénogéniques.

En résumé, la relation entre la xénotransplantation et l'immunité est très étroite. En examinant comment le système immunitaire réagit, nous pouvons atténuer le rejet immunitaire lors de la transplantation et augmenter la résistance du corps aux cellules ou organes étrangers. Non seulement cela pourrait faire avancer l'histoire de la médecine, mais cela pourrait aussi redonner vie à de nombreuses vies. Cela montre l'importance de l'immunité pour le corps humain. Cistanche peut améliorer considérablement l'immunité car la cendre de viande contient une variété de composants biologiquement actifs, tels que des polysaccharides, deux champignons et Huang Li, qui peuvent stimuler le système immunitaire. différents types de cellules, augmentant leur activité immunitaire.

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Mots clés

Xénotransplantation, rejet immunitaire, biomarqueurs diagnostiques, biomarqueurs prédictifs, édition génétique, xénoantigènes, induction de la tolérance.

Introduction

L'amélioration de l'espérance de vie des humains au cours des dernières décennies a augmenté la prévalence d'un nombre croissant de maladies chroniques1. L'utilisation croissante de la transplantation d'organes, le dernier recours et le traitement définitif de la défaillance d'un organe en phase terminale, a entraîné une disparité entre l'offre et la demande de tels organes1. La xénotransplantation est donc devenue une solution séduisante pour surmonter cet obstacle2. La Food and Drug Administration des États-Unis définit la xénotransplantation comme "toute procédure impliquant la transplantation, l'implantation ou la perfusion chez un receveur humain soit (a) de cellules, tissus ou organes vivants provenant d'une source animale non humaine, soit (b) de fluides corporels humains, cellules, tissus ou organes qui ont été en contact ex vivo avec des cellules, tissus ou organes vivants d'animaux non humains »3. Actuellement, l'utilisation de la xénotransplantation a été signalée principalement pour les reins, le cœur, le foie, la peau et la cornée4.

Les porcs sont l'espèce de choix pour prélever des organes pour la xénotransplantation, car ils ont des organes anatomiquement similaires à ceux des humains et se prêtent à la modification génétique5. Ils sont hautement élevés et souvent consommés, ouvrant la voie à la décision éthique d'utiliser des organes de porc pour traiter des maladies humaines. Bien que les différences génétiques entre les humains et les porcs soient plus importantes que celles des primates, l'utilisation d'organes de primates n'est pas durable pour des raisons éthiques et parce que la plupart des primates sont considérés comme en voie de disparition5. De plus, les organes des primates ont une chance substantielle de transporter des virus qui peuvent infecter les humains5. Par conséquent, des techniques de génie génétique ont été développées pour réduire les dissemblances génétiques porcines et humaines1, ouvrant la voie à l'utilisation d'organes de porc pour les xénogreffes. En effet, des études récentes ont décrit deux cas réussis de transplantations rénales de porc chez des patients en état de mort cérébrale6, et une autre a rapporté un cas réussi de transplantation cardiaque d'un porc à un humain7. Ces percées ont marqué une étape importante dans le domaine de la xénotransplantation.

Le principal obstacle auquel sont confrontées les xénogreffes est les réactions immunologiques. Bien que le mécanisme derrière le rejet hyperaigu (HAR) dans la xénogreffe soit bien défini, les mécanismes du rejet cellulaire aigu ne sont pas entièrement compris2. L'identification des mécanismes à l'origine du rejet cellulaire dans la xénotransplantation peut être la clé d'une survie plus longue des organes xénotransplantés. De plus, contrairement à l'allotransplantation, on manque de données sur les marqueurs prédictifs et diagnostiques standardisés de la xénotransplantation8, qui pourraient permettre un suivi rapproché des xénogreffes9. Dans cet article, nous reviendrons brièvement sur l'histoire de la xénotransplantation, les xénoantigènes se présentant comme des obstacles, et les modifications génétiques pour surmonter ces obstacles. Enfin, nous mettrons en évidence le rôle de l'immunité cellulaire activée en réponse à la xénogreffe et décrirons les marqueurs immunitaires utilisés pour prédire et détecter le rejet de xénogreffe.

Une brève histoire de la xénotransplantation

Au 17ème siècle, le premier cas signalé de xénotransplantation (et de transfusion sanguine) chez l'homme a été réalisé par Jean-Baptiste Denis qui a transfusé le sang d'un agneau à un mâle de 15- ans souffrant de fièvre10. Denis continua par la suite à transfuser du sang d'agneaux et de veaux mais avec des résultats variables, si bien que les Parlements français et anglais interdisent les transfusions pendant plusieurs années10.

En 1838, Sharp-Kissam a effectué la première greffe de cornée en implantant une cornée de porc dans l'œil d'un homme de 35- ans11. Au 19ème siècle, les scientifiques ont commencé à utiliser des xénogreffes de peau provenant de divers animaux, tels que des porcs, des moutons, des grenouilles, des pigeons et des poulets, comme pansements biologiques12 et des greffes de peau d'embryons bovins comme pansement cutané13.

Au 20e siècle, Voronoff a tenté de "rajeunir" les hommes âgés en procédant à plusieurs greffes de testicules de chimpanzés et de babouins14, prétendument en élevant ainsi les niveaux d'énergie des patients. Dans les années 1960, Reemtsma a effectué 13 xénogreffes de rein de chimpanzé à humain, dont la plupart ont échoué dans les 4 à 8 semaines en raison de rejets ou d'infections, à l'exception d'une qui a duré 9 mois sans aucun signe de rejet à l'autopsie15.

La première xénotransplantation cardiaque a été réalisée en 1964 par Hardy avec un cœur de chimpanzé, qui était trop petit et a échoué en quelques heures14. À la même époque, Starzl a réalisé les premières xénotransplantations hépatiques signalées avec un succès limité. Cependant, après l'introduction du tacrolimus (un puissant immunosuppresseur), il a effectué deux xénogreffes de foie de babouin à humain, un patient ayant survécu 70 jours14,16. L'incidence croissante du diabète de type -1 et les similitudes entre l'insuline porcine et humaine ont motivé l'examen des avantages de la xénotransplantation d'îlots14. Ainsi, en 1993, Groth et al.17 ont réalisé la première xénotransplantation d'îlots de porc à l'homme mais n'ont identifié aucun bénéfice clinique.

Xénoantigènes et génétique

Modifications

Les premières tentatives de xénotransplantation porcine-humaine ont été entravées par la production d'anticorps dirigés contre l'antigène galactose-1,3-galactose (Gal)18. Environ 1 % des anticorps humains naturels sont dirigés contre l'épitope Gal et sont responsables du HAR des organes de porc perfusés avec du sang humain18. La découverte de l'épitope Gal chez le porc a conduit à tester son expression chez différentes espèces animales. En 1988, Galili et al.19 ont démontré que l'anticorps anti-Gal se lie à diverses cellules nucléées de mammifères non primates, de prosimiens et de singes du Nouveau Monde, alors que les fibroblastes d'humains, de singes et de singes de l'Ancien Monde n'indiquaient aucune expression de Gal.

Les progrès dans le domaine de l'édition génomique ont ensuite conduit au développement de porcs génétiquement modifiés pour surmonter le rejet immunitaire1, notamment les porcs hétérozygotes Gal-knockout (GKO) en 2002 et les porcs homozygotes GKO en 200320. L'élimination de Gal a augmenté la survie des cœurs de porc chez les babouins pendant 2 à 6 mois et a empêché HAR21, mais était insuffisant pour échapper complètement au système immunitaire6, ce qui a conduit à l'identification de deux épitopes non Gal supplémentaires comme cibles d'anticorps : NeuGc et SDa22,23. Ces anticorps pourraient avoir joué un rôle clé dans le rejet de la xénotransplantation rénale de porcs appauvris en Gal vers l'homme6. Adams et al.24 ont découvert que l'élimination des gènes Gal et SDa prolongeait la survie du greffon jusqu'à 435 jours dans les greffes de porc à primate. Collectivement, les anticorps Gal, NeuGc et SDa constituent plus de 95 % des anticorps formés contre les cellules porcines22,25 et peuvent constituer des obstacles majeurs à l'avancement de la xénotransplantation clinique.

Pourtant, des études émergentes chez des porcs avec Gal, NeuGc et SDa knock-out ont révélé que les coagulopathies induites par la transplantation entravent également le succès de la xénotransplantation et que la surexpression des protéines régulatrices de la coagulation humaine chez les donneurs animaux peut résoudre ce problème1. Par conséquent, l'un des principaux objectifs de la modulation génétique est devenu la régulation du dysfonctionnement de la coagulation chez les receveurs de greffe, comme la thrombomoduline (TBM). Le TBM porcin ne réussit pas à interagir avec la thrombine humaine, ce qui conduit à un état de pro-coagulation26. Fait important, Miwa et al.27 ont découvert que l'expression du TBM humain dans les cellules endothéliales aortiques porcines régulait avec succès la coagulation dans le plasma humain et inhibait l'activation du complément induite par les anticorps. De plus, la thérapie par anticorps associée à l'expression de TBM humain empêche le rejet humoral et le dérèglement de la coagulation et augmente la survie du greffon au-delà de 900 jours dans les transplantations cardiaques de porc à babouin28.

Une autre cible candidate attrayante pour la modulation génétique est le récepteur endothélial de la protéine C (EPCR). Bien que l'EPCR de porc soit compatible avec la protéine C26 humaine, Iwase et al.29 ont trouvé une forte corrélation positive entre la réduction de l'agrégation plaquettaire humaine et l'expression de l'EPCR humain dans les cellules endothéliales aortiques de porc. Enfin, Wheeler et al.30 ont montré que l'expression du CD39 humain, qui hydrolyse l'ATP et l'ADP et prévient la formation de thrombus, prévenait les lésions d'ischémie/reperfusion myocardique chez les porcs transgéniques.

D'autres modifications génétiques sont également étudiées pour tenter de cibler les voies de rejet de xénogreffe cellulaire (CXR). Par exemple, en raison de l'incompatibilité du SIRP humain et du CD47 porcin (discuté plus loin dans l'article), Tena et al.31 ont utilisé des cellules hématopoïétiques porcines exprimant le CD47 humain, ce qui a considérablement augmenté le chimérisme de prise de greffe dans la moelle osseuse humaine. L'expression du CD47 humain a également entraîné une survie prolongée des greffes de peau de porc sur des babouins, un cas n'ayant montré aucun signe de rejet aigu pendant 53 jours32. En conclusion, les modifications génétiques sont essentielles pour la réussite de la transition de la xénotransplantation en milieu clinique.

Induction de la tolérance dans la xénotransplantation

Les receveurs de greffe nécessitent une combinaison de traitements immunosuppresseurs intensifs, et diverses tentatives pour réduire la dose ont échoué33. Ainsi, des stratégies d'induction de tolérance sont actuellement en cours de développement pour prolonger la durée de survie des greffons et, à terme, stopper le traitement immunosuppresseur34. Actuellement, la transplantation thymique de donneur est la méthode la plus efficace pour atteindre la tolérance à la xénotransplantation34. Des études ont démontré des durées de survie prolongées du greffon rénal du porc au babouin de plus de 6 mois après une greffe de rein et de thymus de porc GKO35,36. Chez l'homme, Montgomery et al.6 ont transplanté du thymus et du rein de porc GKO chez deux patients en état de mort cérébrale ; cependant, la période de suivi était trop courte pour que le thymus fasse valoir ses effets. Néanmoins, les thymus ont pu se revasculariser et maintenir une architecture normale.

Le chimérisme mixte de la moelle osseuse (MBMW), qui implique la production de cellules souches du donneur et auto-hématopoïétiques par le receveur après des régimes de greffe de cellules souches non myéloablatives, a permis des greffes allogéniques indépendamment des barrières HLA34. Bien que MBMW réussisse dans les modèles porc-souris, la reproduction de ces résultats a été difficile dans les études porc-primate34,37. Par exemple, Liang et al.38 ont démontré que seulement 10 % des MBMW porcs-babouins ont abouti à une prise de greffe réussie, l'échec de la prise de greffe étant associé à une augmentation des taux d'IgG anti-non-Gal après la greffe. Dans l'ensemble, d'autres études sont nécessaires pour déterminer l'efficacité de la transplantation de thymus et du MBMW dans l'induction de la tolérance.

Résultats histologiques et systémiques du rejet de xénogreffe

Quelques minutes à quelques heures après la transplantation du greffon, la xénogreffe est détruite par HAR, un processus médié par des anticorps anti-Gal préexistants1. La liaison de ces anticorps conduit à l'activation de la voie du complément, qui provoque la lyse des cellules endothéliales1. Notamment, pour une raison inconnue, les effets de la déplétion en anticorps et de l'inhibition du complément sont généralement plus efficaces dans les transplantations cardiaques et rénales que dans les transplantations pulmonaires et hépatiques39–41. Contrairement aux autres types de rejet, les greffons ne présentent aucune fonctionnalité lorsqu'ils subissent HAR39. Histologiquement, ce processus est caractérisé par une hémorragie massive et un dépôt de complément, d'immunoglobuline et de fibrine 39.

Le rejet humoral aigu de xénogreffe (AHXR), également connu sous le nom de rejet retardé de xénogreffe, peut être initié par des anticorps Gal naturels ou des anticorps formés après sensibilisation par le greffon39. Dans ce dernier cas, les anticorps peuvent être dirigés contre des antigènes Gal ou non Gal, tels que NeuGc et SDa39. Histologiquement, ce processus ressemble à HAR; cependant, une nécrose et une infiltration transmurale de granulocytes dans les vaisseaux sanguins peuvent être présentes 39.

Enfin, la radiographie thoracique peut survenir après un délai important après la xénotransplantation. Contrairement à HAR et AHXR, aucune hémorragie et aucun dépôt de fibrine et d'immunoglobuline ne sont observés. Des dépôts de complément peuvent être observés mais sont généralement de faible intensité 39. Les mécanismes sous-jacents à la radiographie thoracique seront décrits dans la section suivante.

Systémiquement, trois complications caractérisent les receveurs de xénogreffes : les maladies à complexes immuns, les coagulopathies et les infections. En raison du rôle prédominant des anticorps dans le rejet de xénogreffe, des dépôts de complexes immuns peuvent être observés dans divers organes receveurs39. Après une xénotransplantation de porc à babouin, Holzknecht et al.42 ont détecté des dépôts de babouin C3 et de facteur von Willebrand porcin dans la rate et le foie des receveurs pulmonaires. Fait intéressant, les babouins qui ont reçu des cœurs et des reins de porc n'ont pas montré de tels dépôts. Des dépôts d'IgG et d'IgM de rat ont également été trouvés dans les glomérules de rats receveurs après une greffe de foie de hamster à rat43.

Compte tenu de la coagulopathie indésirable observée chez les receveurs de xénogreffe, la microangiopathie thrombotique (MAT) pourrait se développer comme une complication mortelle après la greffe entraînant une thrombose dans les vaisseaux et une lésion ischémique1. En bref, les receveurs de greffe évoluent rapidement vers une thrombocytopénie, développent des schizocytes et présentent des taux élevés de lactate déshydrogénase44. Avec la progression de la MAT, une coagulopathie systémique consommatrice peut se développer et entraîner le décès du receveur45. Cependant, ce problème peut être résolu avec l'excision rapide de la xénogreffe, inhibant la consommation supplémentaire de facteurs de coagulation et améliorant la survie du receveur45.

Enfin, la transmission potentielle d'agents pathogènes est une préoccupation majeure en xénotransplantation. Les agents pathogènes porcins peuvent généralement être séparés en quatre catégories : les agents pathogènes qui infectent les humains en bonne santé, les agents pathogènes qui infectent les receveurs de greffes humaines, les agents pathogènes ressemblant à ceux des receveurs de greffes humaines et les agents pathogènes spécifiques aux porcs46. Les agents pathogènes de la troisième catégorie, tels que le cytomégalovirus porcin (PCMV) et l'adénovirus porcin, ont été associés à des complications syndromiques chez les receveurs de xénogreffes de porcs et de primates non humains46. Par exemple, le PCMV est responsable de la coagulation intravasculaire disséminée, de l'hématurie et de la réduction des temps de survie des greffons dans les greffes de porc à babouin47,48.

Les agents pathogènes spécifiques au porc, tels que les rétrovirus endogènes porcins (PERV), sont un sujet de préoccupation croissant en raison du risque potentiel de transmission silencieuse et d'altérations génétiques46.

Les PERV s'intègrent dans le génome porcin et peuvent être classés comme PERV-A, PERV-B et PERV-C49. Le PERV-A et le PERV-B sont présents chez toutes les espèces de porcs, tandis que le PERV-C n'est présent que chez certaines espèces50. Le PERV-A/C recombinant, qui se caractérise par un titre de réplication élevé, a montré sa capacité à infecter les cellules humaines50. Ainsi, il est recommandé de dépister la présence de PERV-C et de n'utiliser que des porcs donneurs indemnes du virus50. À ce jour, aucune littérature ne décrit les PERV dans les modèles précliniques porc-primate et les transplantations cliniques chez l'homme, mais l'inactivation des virus peut être complétée par des modifications génétiques si nécessaire49. En conclusion, il est essentiel d'étudier plus avant les mécanismes qui contournent les complications mortelles de la MAT et de la coagulopathie consommatrice et de développer des tests de dépistage des organismes infectieux potentiels.

Rôle de l'immunité cellulaire dans le rejet xénogénique

Les réponses immunitaires après xénotransplantation impliquent à la fois les systèmes adaptatifs innés et immunitaires1. Bien que les principales cellules impliquées dans le rejet d'allogreffe soient les lymphocytes T cytotoxiques, les réactions de xénogreffe activent principalement les neutrophiles, les cellules tueuses naturelles (NK) et les macrophages51. Les neutrophiles infiltrent rapidement les greffes de cellules et d'organes52,53. Lors de l'activation, les neutrophiles libèrent des pièges extracellulaires de neutrophiles (NET), des structures de réseau qui induisent des dommages par la génération d'espèces oxydatives réactives (ROS) et la libération d'enzymes digestives2,54,55. De plus, les macrophages reconnaissent les NET comme des modèles moléculaires associés aux dommages (DAMP) qui provoquent la libération de cytokines et de marqueurs inflammatoires (Fig. 1A)54.

De nombreuses études ont rapporté une infiltration de cellules NK dans les xénogreffes, les impliquant dans le rejet des xénogreffes51,56. Ces cellules induisent un rejet soit par cytotoxicité directe, soit par cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC). La voie directe est étroitement régulée par des récepteurs stimulants et inhibiteurs. Les récepteurs stimulant les NK, tels que le groupe tueur naturel-2D (NKG2D) et la protéine de liaison UL16-porcine-1 (pULBP-1), se lient au ligand porcin NKp44 et une molécule non identifiée, respectivement57,58, conduisant à la libération de granules lytiques tels que les granzymes et la perforine (Fig. 1B)59. Au contraire, les récepteurs inhibiteurs, le récepteur tueur de type Ig (KIR), le transcrit de type Ig-2 (ILT2) et le CD94, ne reconnaissent pas facilement l'antigène leucocytaire porcin-1 (SLA1), l'agent principal d'histocompatibilité porcine molécule complexe -1, atténuant l'inhibition des NK dans les xénogreffes58. Dans la voie ADCC, les anticorps déposés à la surface des cellules de xénogreffe sont reconnus par les cellules NK via des interactions avec FcRs1. Lors de l'activation, les cellules NK libèrent des granzymes et de la perforine, entraînant l'apoptose des cellules ciblées. De plus, les cellules NK reconnaissent les anticorps anti-SLA1, activant la voie ADCC (Fig. 1C)25.

Les macrophages ont également été impliqués dans le rejet des greffes cellulaires et des greffes d'organes60. Peterson et al.61 ont montré que Gal xénogénique est un ligand direct pour les monocytes humains. De plus, des complexes immuns de cellules porcines avec des anticorps xénogéniques tels que des anticorps anti-Gal se lient au récepteur Fc (Fc R) et produisent un signal d'activation62. Une fois activés, les macrophages contribuent à un cercle vicieux de destruction des xénogreffes, où ils sont activés par les lymphocytes T et, à leur tour, activent davantage de lymphocytes T63. De plus, les macrophages induisent une cytotoxicité directe par la production de cytokines, telles que le facteur de nécrose tumorale (TNF)-, l'interleukine-1 (IL-1) et l'IL-6 (Fig. 1D)64 . En ce qui concerne la rétroaction inhibitrice, la voie de la protéine régulatrice de signalisation (SIRP-)-CD47 est un régulateur important de l'activité des macrophages1,65. Il a été démontré que la voie CD47 régule l'homéostasie des érythrocytes, des plaquettes et des cellules souches hématopoïétiques66. Le CD47 est reconnu par le SIRP-a comme un signal "ne pas manger", inhibant ainsi l'activité phagocytaire65, un signal utilisé par les cellules cancéreuses pour échapper à la surveillance immunitaire. Cependant, Wang et al.67 ont rapporté une incompatibilité interspécifique du CD47 après xénotransplantation, ce qui conduit à une inhibition inefficace des macrophages.

Comme dans la greffe d'allogreffe, l'activation des lymphocytes T est médiée dans le rejet de xénogreffe par des voies directes et indirectes1,68. Par la voie directe, les interactions entre les complexes SLA-1 et -2 avec les récepteurs des lymphocytes T conduisent à l'activation de la réponse immunitaire adaptative contre la xénogreffe (Fig. 1E)1. Dans la voie indirecte, la présentation d'antigènes xénogéniques par les cellules réceptrices conduit à l'activation des cellules CD4 plus T, déclenchant une cascade de production d'anticorps et d'activation des cellules B (Fig. 1F)1. Enfin, les cytokines produites par ce mécanisme augmentent significativement la cytotoxicité des cellules NK et des macrophages69.

Comme mentionné ci-dessus, les lymphocytes B jouent un rôle dans le rejet des xénogreffes. L'épuisement des lymphocytes B a augmenté le temps de survie de 8 mois après la transplantation cardiaque de porcs à des babouins, suggérant un rôle important des lymphocytes B dans le rejet de xénogreffe, en particulier, le rejet de xénogreffe retardé70. Les lymphocytes B produisent l'anticorps anti-Gal qui cible les antigènes Gal exprimés dans les tissus porcins71 et se lie à son antigène, entraînant la formation d'un complexe. En effet, la déplétion de l'anticorps anti-Gal conduit à des résultats plus favorables, impliquant davantage les lymphocytes B dans le rejet des xénogreffes71–73. Les caractéristiques phénotypiques des sous-populations de lymphocytes B productrices d'anticorps anti-Gal chez l'homme ne sont pas identifiées 72. Une étude a montré que les lymphocytes B spléniques produisent des anticorps anti-Gal, contrairement aux lymphocytes B péritonéaux, bien qu'ils expriment des anti -Récepteurs Gal 73. En conclusion, les systèmes immunitaires inné et adaptatif jouent un rôle important dans le rejet de xénogreffe.

Biomarqueurs de rejet de xénogreffe

Un manque de normalisation parmi les méthodes utilisées pour surveiller le rejet de xénogreffe entraîne un besoin crucial d'identifier des marqueurs qui peuvent être utilisés pour diagnostiquer et prédire le rejet8. Comme indiqué dans le tableau 1, Montgomery et al.6 ont observé un dépôt focal de C4d 54 heures après la greffe de rein de porc à humain, mais aucune autre indication histologique ou immunologique significative de lésion médiée par les anticorps. Zhou et al.8 ont également découvert que le CD68 plus les macrophages et certains CD3 plus les lymphocytes T infiltraient les xénogreffes dans les modèles porc-souris au jour 3 après la transplantation.

Étant donné que les cellules NK sont un type majeur de cellules infiltrantes identifiées dans les xénogreffes51,56,81, Lin et al.74 ont utilisé des marqueurs tels que NK1.1 et DX5 pour identifier les cellules NK dans des modèles porc-souris. À l'aide d'un test ADCC modifié, Chen et al.76 ont découvert que l'ARNm et la protéine du récepteur de type péage -2 (TLR2) étaient également régulés à la hausse dans les cellules endothéliales de l'artère iliaque porcine après exposition au sérum humain. De plus, les niveaux de chimiokines pro-inflammatoires porcines CCL2 et CXCL8 ont également augmenté par une voie médiée par le TLR2-76. Ces résultats suggèrent que le blocage de TLR2 peut prolonger la survie des xénogreffes.

Les biopsies de greffe peuvent provoquer une infection, des cicatrices ou induire un rejet par activation immunitaire après une blessure75. Par conséquent, il est important d'identifier des marqueurs non invasifs de rejet pour une application en xénotransplantation clinique. Montgomery et al.6 ont détecté des anticorps IgM et IgG dirigés contre des antigènes non - -Gal dans les sérums de patients transplantés rénaux de porc à humain. Parce que l'IgM est confinée à l'espace vasculaire, son élimination par plasmaphérèse peut, en théorie, être intégrée dans les futurs essais de xénotransplantation impliquant des humains6.

L'ADN circulant est libéré lors de la mort cellulaire ou de l'apoptose, qui sont considérées comme des découvertes classiques en xénotransplantation8. La libération d'ADN circulant spécifique au porc (ADNc) reflète l'infiltration de cellules immunitaires dans le greffon et précède la production d'anticorps anti-porc IgM/IgG dans les modèles porc-souris8. En outre, le cpsDNA a également fourni des résultats comparables chez les singes, suggérant une faisabilité potentielle en milieu clinique8. De même, les niveaux d'ADN acellulaire (cfDNA) sont également corrélés aux lésions tissulaires dans les modèles de xénogreffe 77.

Bien que les données concernant les microARN spécifiques d'organes (miARN) dans les xénogreffes restent limitées, elles ont montré une utilisation prometteuse en tant que biomarqueurs de rejet78. Dans un modèle porcin d'insuffisance hépatique aiguë, les taux plasmatiques des receveurs de divers miARN dérivés du porc, y compris ssc-miR-122, ssc-miR-192 et ssc-miR-124-1, étaient associés avec des lésions hépatiques, rénales et cérébrales, respectivement82. La plupart des miARN sont conservés parmi les espèces, ce qui limite leur utilisation dans le domaine de la xénotransplantation78,83. Cependant, certains miARN, tels que le SSC-miR-199 b spécifique au porc, pourraient être utiles car ils peuvent être différenciés de leur homologue humain et sont exprimés dans le foie, le cœur et les poumons78.

Une étude a également observé des niveaux accrus de miR-146a et miR-155 dans les xénogreffes cardiaques et a évalué l'effet d'un traitement immunosuppresseur sur leur expression dans des modèles de xénogreffe cardiaque de la souris au rat. Par rapport aux animaux immunodéprimés, Zhao et al.79 ont constaté une diminution significative des niveaux de miR-146a et une augmentation de l'expression de miR-155, des changements qui conduisent à un état pro-inflammatoire chez les receveurs. Notamment, miR-146a joue un rôle dans l'inhibition des conditions inflammatoires en ciblant diverses voies NF-κB84, et le miARN-155 a également été signalé comme promoteur de l'expression du TNF85. Collectivement, ces résultats peuvent donner un aperçu de l'utilisation potentielle des miARN comme biomarqueurs et cibles de l'immunothérapie interférant avec l'ARN.

Une étude récente chez des primates non humains a également rapporté des niveaux élevés de C3 dans l'humeur aqueuse précédant le rejet80. Enfin, des ratios élevés de cellules sanguines CD4 plus / CD8 plus sont corrélés à des temps de survie plus courts du greffon dans les greffes d'îlots porcins à non humains86. Cependant, d'autres études sont nécessaires pour évaluer la sensibilité et la spécificité de tout marqueur proposé.

Conclusion

À la lumière des récentes pénuries d'organes, la xénotransplantation pourrait constituer une solution indispensable pour les patients nécessitant une greffe d'organe. Historiquement, le principal obstacle à la xénotransplantation à partir de porcs était la présence de l'épitope Gal. Cependant, la modulation génétique a permis le développement de modèles porcins dépourvus de cet épitope. Cette avancée a prolongé la survie des xénogreffes chez l'homme et illuminé d'autres épitopes, tels que NeuGc et SDa, qui induisent un rejet immunitaire. Ainsi, des études visaient à identifier les mécanismes immunitaires qui conduisent au rejet. Les cellules NK, les macrophages et les lymphocytes T ont été identifiés comme des acteurs clés du rôle central du système immunitaire dans le rejet des xénogreffes

De plus, les méthodes utilisées pour identifier le rejet des xénogreffes sont calquées sur celles utilisées en allogreffe par manque de standardisation. Les marqueurs des lymphocytes T, tels que CD3, CD4 et CD8, semblent prometteurs en tant que marqueurs de rejet prédictifs et diagnostiques. Des marqueurs de lésions cellulaires, tels que le cpsDNA et le cfDNA, ont également été identifiés comme des biomarqueurs prédictifs précoces du rejet. Divers miARN ont également été reconnus comme marqueurs de rejet et cibles possibles pour le développement de nouvelles stratégies d'immunothérapie. Enfin, la détection d'anticorps non - -Gal IgG et IgM a récemment été utilisée comme marqueur du rejet de greffe de rein porc-humain. Compte tenu des progrès récents dans le domaine, la xénotransplantation pourrait finalement devenir une option clinique viable. Néanmoins, des progrès supplémentaires sont nécessaires pour surmonter les complications de la MAT et de la coagulopathie consommatrice. De plus, d'autres études sont nécessaires pour comparer divers marqueurs et identifier un marqueur de rejet "gold standard" en xénotransplantation.

Approbation éthique

Ce manuscrit est un article de synthèse et n'implique aucune question éthique. Tous les auteurs ont examiné et approuvé la version finale du manuscrit.

Déclaration des droits de l'homme et des animaux

Cette étude n'a impliqué aucun sujet humain ou animal.

Déclaration de consentement éclairé

Cet article n'impliquait aucun sujet humain et, par conséquent, le consentement éclairé n'est pas applicable.

Déclaration d'intérêts conflictuels

Le ou les auteurs ont déclaré les conflits d'intérêts potentiels suivants concernant la recherche, la paternité et/ou la publication de cet article : Le Dr Lerman est conseiller auprès d'AstraZeneca, CureSpec, Butterfly Biosciences, Beren Therapeutics et Ribocure Pharmaceuticals. Les auteurs ne déclarent aucun conflit d'intérêts.

Financement

Le ou les auteurs ont déclaré avoir reçu le soutien financier suivant pour la recherche, la paternité et/ou la publication de cet article : Ce travail a été partiellement financé par les numéros de subvention des NIH : DK120292, DK122734, HL158691 et AG062104.

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