Orgaanfalen is een van de belangrijkste doodsoorzaken1. Transplantatie van cellen, weefsels en organen is een effectieve manier om orgaanfalen te behandelen2. Niettemin beperkt het tekort aan donororganen de klinische toepassing van deze methode3,4. Studies hebben aangetoond dat varkens kunnen worden gebruikt als een potentiële bron van menselijke organen voor klinische transplantatie5,6. Echter, kruissoorten orgaantransplantatie gezichten gevaarlijke immuunafstoting. Daarom is het cruciaal om de immuunafstoting van xenotransplantatie te controleren. Momenteel is de klinische monitoring van immuunafstoting voornamelijk afhankelijk van de tekenen en symptomen van de patiënt, evenals laboratoriumtests (bijvoorbeeld biopsie, immunobiochemische analyse en echografie)7,8,9. Deze bewakingsmethoden hebben echter veel nadelen. De tekenen en symptomen van immuunafstoting bij patiënten verschijnen meestal laat10, wat niet bevorderlijk is voor vroegtijdige opsporing en vroegtijdige interventie; biopsie heeft het nadeel invasieve11, wat niet gemakkelijk is voor patiënten te accepteren; immunobiochemische analyse mist gevoeligheid of specificiteit, en echografie is hulp en duur. Daarom is het dringend noodzakelijk om een effectieve en handige methode te vinden om de immuunafstoting te controleren.
Circulerend DNA is een extracellulair type DNA gevonden in bloed. Mandel en Metais12 meldden voor het eerst de aanwezigheid van circulerend DNA in perifeer bloed in 1948. Onder normale fysiologische omstandigheden is circulerend DNA in het bloed van gezonde mensen relatief laag bij aanvang. Echter, in sommige pathologieën, zoals tumoren, hartinfarct, auto-immuunziekten, en transplantatie afwijzing, het niveau van circulerende DNA in het bloed kan aanzienlijk worden verhoogd13,14 als gevolg van de massale afgifte van circulerend DNA veroorzaakt door apoptose en necrose. De oorsprong van circulerend DNA wordt geassocieerd met apoptose en necrose15, die kenmerkend zijn voor xenograftafstotie16.
Circulerend DNA is bewezen een minimaal invasieve biomarker te zijn voor het opsporen van kanker17,18,19. Hoge door-put sequencing van donor-afgeleid circulerend DNA is betrouwbaar voor de opsporing van afstoting na orgaantransplantatie20,21. Deze methode vereist echter een hoge concentratie en kwaliteit van geëxtraheerd DNA. De DNA-eisen in aanvulling op de hoge kosten en tijd-consumptie maken deze methode niet in aanmerking voor routinematig klinisch gebruik. Donor-afgeleid circulerend DNA kan nauwkeurig worden gekwantificeerd door kwantitatieve real-time PCR (qPCR), die zowel specifiek als gevoelig is. Daarom is het kwantificeren van varkens die DNA doorgeven door qPCR een haalbare methode om de immuunafstoting van xenotransplantatie te controleren. Dit is minder invasief, zeer gevoelig en specifiek, lage kosten en tijdbesparend. Varkens en mensen zijn genetisch gescheiden met heel verschillende genomische sequenties(figuur 1). Daarom kan circulerend varkens-DNA worden vrijgegeven in het bloed van de ontvanger na de xenotransplantatie als gevolg van xeno-afwijzing. CpsDNA kan nauwkeurig worden gekwantificeerd door qPCR met soortspecifieke primers in het bloed van de ontvanger. Eerder hebben we de beweegredenen en haalbaarheid van cpsDNA als biomarker voor xenotransplantatie22,23aangetoond . Hier onthullen we meer experimentele tips en details. Het experiment bestaat uit de volgende stappen. Ten eerste werden varkensspecifieke primers ontworpen en werd genomisch DNA geïsoleerd, die werden gebruikt om de specificiteit van de primers te verifiëren door reguliere PCR. Ten tweede, de bouw van de standaardcurve van cpsDNA en het isoleren van cpsDNA uit het monsterbloed. Ten slotte werd het circulerende varkensspecifieke DNA gekwantificeerd met behulp van qPCR.