臓器移植を受けた患者が拒絶反応を検出するために侵襲的な生検を繰り返す必要があることをご存知ですか？しかし、血液検査による拒絶反応の検出が可能になるかもしれません。
臓器移植を受けた患者は、急性細胞性拒絶反応（ACR）を検査するために生涯にわたって繰り返し外科的生検を受ける必要があります。しかし、有望なバイオマーカーの発見により、ACRを検出する血液検査の可能性が浮上しています。ACRは、患者の免疫細胞であるT細胞が移植された臓器を攻撃し始めるときに発生します。しかし、血液サンプル中のT細胞を調べても、臓器拒絶中に顕著な変化を特定することはできませんでした。現在、イェール大学を中心とするチームは、ACR中にT細胞から放出されるエクソソームが大きく変化することを発見しました。エクソソームは、細胞間の通信を可能にする細胞外小胞です。この研究結果は、2024年3月号のAmerican Journal of Transplantationに「Circulating T Cell Specific Extracellular Vesicle Profiles in Cardiac Allograft Acute Cellular Rejection（心臓移植における急性細胞性拒絶反応の循環T細胞特異的細胞外小胞プロファイル）」というタイトルで発表されました。
イェール大学医学部の心臓外科准教授であるプラシャンス・ヴァラバジョスユラ博士（Prashanth Vallabhajosyula, MD, MS）は、「血液サンプルを通じて拒絶反応を確実に検出できる新しいバイオマーカープラットフォームを開発しました」と述べています。「臨床設定でさらに研究を進めることで、このバイオマーカープラットフォームが最終的に外科的生検に取って代わることを期待しています。」
臓器拒絶反応の検出は侵襲的な生検のみ
私たちの免疫系は、自分自身と非自己を区別する能力を持ち、病原体から体を守ります。その結果、移植された臓器は受容者の免疫系によって常に拒絶のリスクにさらされます。このプロセスは、T細胞とB細胞という2種類の免疫細胞によって媒介されます。T細胞は、臨床医が急性細胞性拒絶反応（ACR）と呼ぶ最も一般的な拒絶の原因です。
このため、臓器移植を受けた人は一生涯免疫抑制薬を服用し続ける必要があります。しかし、これらの薬を服用していても、拒絶反応が発生することがあります。そのため、臓器移植患者は長期にわたって医師の監視下に置かれます。
外科的生検により、臨床医はACRの兆候を確認するために組織を物理的に検査することができます。これらの検査は適切な患者ケアを指導するために不可欠です。生検で拒絶反応が検出されると、臨床医は直ちに患者の免疫抑制療法を強化します。その後、治療が効果を上げているかどうかを確認するために追加の生検が必要になります。
T細胞エクソソームはACRのバイオマーカーとなりうる
ヴァラバジョスユラ博士の研究室では、エクソソームを研究しています。エクソソームは、タンパク質やRNAを含む物質を運ぶ小包として機能し、細胞間のコミュニケーションを担います。「エクソソームはあらゆる生体液に存在し、至る所にあります」と彼は述べています。「これらの小さな情報のパケットを通じて、細胞が相互に通信していると信じています。」
親細胞は、エクソソームが運ぶ内容を変更することができます。ACRは血液中のT細胞自体を変化させませんが、ヴァラバジョスユラ博士のチームは、循環するT細胞エクソソームとその内容物がACRによって変化するかどうかを疑問に思いました。「エクソソームは癌診断の文脈で広く研究されてきましたが、移植診断の分野ではほとんど研究されていません」と彼は述べています。
しかし、T細胞エクソソームの研究には大きな課題があります。血液サンプルには体中のすべての細胞タイプからのエクソソームが含まれているためです。「血液中のノイズが多すぎます」とヴァラバジョスユラ博士は説明します。これを克服するために、彼の研究室は生物学的サンプル中のT細胞エクソソームを濃縮する方法を開発し、ACR中の内容物の変化を詳細に調査することができました。
ACRはT細胞エクソソームの内容物を大きく変化させる
最新の研究では、研究者たちは心臓移植のマウスモデルから血液サンプルを採取し、すべてのエクソソームを分離しました。その後、抗体結合ビーズ技術を使用してT細胞エクソソームを分離しました。これにより、特定のエクソソーム集団を定量し、その中の内容物を調査することができました。研究チームは定量逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（RT-qPCR）と呼ばれる技術を使用してRNAを特定し、ウエスタンブロット技術を使用してタンパク質を特定しました。
研究チームは、ACRを経験しているマウスモデルから採取されたT細胞エクソソームの内容物に劇的な違いを発見しました。
興味を持った研究者たちは、心臓移植患者においても同様の方法を繰り返しました。血液サンプルと心臓生検を採取しました。再び、生検でACRが示された患者では、血液から得られたT細胞エクソソームも大きく変化していることがわかりました。「初めて、臓器移植におけるT細胞介在性拒絶反応を検出する感度の高いプラットフォームを持っていると信じています」とヴァラバジョスユラ博士は述べています。
ACRの基礎病理生理学も明らかに
この研究は、ACRの基礎病理生理学にも光を当てました。T細胞が移植された臓器を拒絶するとき、これらは臓器の部位に移動し、アポトーシスと呼ばれるプロセスを通じて細胞を一つ一つ殺します。研究者たちは、エクソソームも同様に作用することを発見しました。「T細胞が放出するエクソソームも移植組織に損傷を与えることができることを示しました」とヴァラバジョスユラ博士は述べています。「これにより、T細胞エクソソームも拒絶反応自体に重要な役割を果たしていると考えています。」
今後の研究は生活を変える診断血液検査につながる可能性がある
研究チームは現在、より大規模な心臓移植患者コホートで新たに特定されたバイオマーカーの信頼性を生検と比較して理解するための追加研究を行っています。また、この発見を肺移植患者に応用しており、肺生検が拒絶反応モニタリングのゴールドスタンダードである状態が続いています。
ヴァラバジョスユラ博士は、この研究が外科的生検を血液検査で置き換える道を開くことを期待しています。これにより、患者の生活の質が向上し、さらに多くの命を救う可能性もあります。
さらに、臨床医は患者の免疫抑制薬を調整する方法がありません。「全員が同じ高用量を受け取ります」とヴァラバジョスユラ博士は述べています。しかし、この治療法にはリスクが伴い、免疫抑制された患者は感染や癌の発生リスクが高まります。信頼できる血液検査があれば、臨床医は個々の患者に合わせて免疫抑制を調整することができ、免疫抑制療法のリスクを最小限に抑えることができます。
このビジョンは、今後10年以内に現実のものとなる可能性があります。「心臓移植患者が月に一度、近くの診断ラボに行く未来を想像しています」と彼は言います。「心臓の生検を受けるためにカテーテル室に行く必要はありません。ただ近くのラボに行って血液サンプルを提供し、帰宅します。臨床医は移植された心臓の全体的な免疫健康に関する分子情報を受け取ります。」
この研究は、臓器移植患者のACRを検出するための画期的な方法を提供する可能性があります。エクソソームを利用したこの新しいプラットフォームは、侵襲的な生検を必要とせずに、患者の生活の質を大幅に向上させることが期待されます。これにより、臓器移植患者の免疫抑制治療を個別に調整する道も開かれるでしょう。ヴァラバジョスユラ博士と彼のチームの努力が、今後の臨床診断に革命をもたらすことを期待しています。
[News release] [American Journal of Transplantation abstract]
