Organversagen ist eine der Haupttodesursachen1. Transplantation von Zellen, Geweben und Organen ist ein effektiver Weg, um Organversagen zu behandeln2. Dennoch schränkt der Mangel an Spenderorganen die klinische Anwendung dieser Methodeein 3,4. Studien haben gezeigt, dass Schweine als potenzielle Quelle menschlicher Organe für die klinische Transplantation verwendet werden können5,6. Die artenübergreifende Organtransplantation ist jedoch mit einer gefährlichen Immunabstoßung konfrontiert. Daher ist es wichtig, die Immunabstoßung von Xenotransplantation zu überwachen. Derzeit hängt die klinische Überwachung der Immunabstoßung hauptsächlich von den Anzeichen und Symptomen des Patienten ab, sowie von Labortests (z.B. Biopsie, immunbiochemische Analyse und Ultraschall)7,8,9. Diese Überwachungsmethoden haben jedoch viele Nachteile. Die Anzeichen und Symptome einer Immunabstoßung bei Patienten erscheinen in der Regel spät10, was nicht förderlich für Früherkennung und frühzeitige Intervention ist; Biopsie hat den Nachteil, invasiv zu sein11, was für Patienten nicht leicht zu akzeptieren ist; Immunbiochemische Analyse fehlt Empfindlichkeit oder Spezifität, und Ultraschall ist Hilfs- und teuer. Daher ist es dringend notwendig, eine effektive und bequeme Methode zu finden, um die Immunabstoßung zu überwachen.
Zirkulierende DNA ist eine extrazelluläre Art von DNA, die im Blut gefunden wird. Mandel und Metais12 berichteten erstmals 1948 über das Vorhandensein von zirkulierender DNA im peripheren Blut. Unter normalen physiologischen Bedingungen ist die zirkulierende DNA im Blut gesunder Menschen zu Beginn relativ niedrig. Jedoch, in einigen Pathologien, wie Tumoren, Myokardinfarkt, Autoimmunerkrankungen, und Transplantation Abstoßung, kann der Grad der zirkulierenden DNA im Blut deutlich erhöht werden13,14 aufgrund der massiven Freisetzung von zirkulierender DNA durch Apoptose und Nekrose verursacht. Der Ursprung der zirkulierenden DNA ist mit Apoptose und Nekrose15verbunden, die für die Xenograft-Abstoßung16charakteristisch sind.
Zirkulierende DNA hat sich als minimal-invasiver Biomarker zum Nachweis von Krebserkrankungen17,18,19erwiesen. Eine hohe Durchsatzsequenzierung der von Spendern abgeleiteten zirkulierenden DNA ist zuverlässig für den Nachweis der Abstoßung nach Organtransplantation20,21. Diese Methode erfordert jedoch eine hohe Konzentration und Qualität der extrahierten DNA. Die DNA-Anforderungen zusätzlich zu den hohen Kosten und dem hohen Zeitverbrauch machen diese Methode für eine routinemäßige klinische Anwendung nicht förderfähig. Spender-abgeleitete zirkulierende DNA kann durch quantitative Echtzeit-PCR (qPCR) genau quantifiziert werden, die sowohl spezifisch als auch empfindlich ist. Daher ist die Quantifizierung der zirkulierenden Porcine-DNA durch qPCR eine praktikable Methode, um die Immunabstoßung von Xenotransplantationen zu überwachen. Dies ist weniger invasiv, hochsensibel und spezifisch, kostengünstig und zeitsparend. Schweine und Menschen sind genetisch getrennt mit ganz unterschiedlichen genomischen Sequenzen (Abbildung 1). Daher kann zirkulierende Schweine-DNA aufgrund von Xeno-Abstoßung in das Blut des Empfängers freigesetzt werden. CpsDNA könnte durch qPCR mit artspezifischen Primern im Blut des Empfängers präzise quantifiziert werden. Zuvor haben wir die Gründe und Machbarkeit von cpsDNA als Biomarker für xenotransplantation22,23demonstriert. Hier geben wir weitere experimentelle Tipps und Details bekannt. Das Experiment besteht aus den folgenden Schritten. Erstens wurden porenspezifische Primer entwickelt und genomische DNA isoliert, die verwendet wurde, um die Spezifität der Primer durch regelmäßige PCR zu überprüfen. Zweitens, die Konstruktion der Standardkurve von cpsDNA und die Isolierung von cpsDNA aus dem Probenblut. Schließlich wurde die zirkulierende schweinespezifische DNA mit qPCR quantifiziert.