Nature子刊：通過尿液檢測早期器官移植排斥反應

　　早期發現移植排斥反應對于患者的長期生存至關重要。器官移植后，在急性細胞排斥期間，抗原呈遞細胞和靶同種異體細胞呈現的同種異體抗原會介導受體細胞毒性CD8 + T細胞激活并釋放顆粒酶B，從而引發移植物的組織損傷。研究表明，早發性急性細胞排斥與顆粒酶B表達直接相關。目前，穿刺活檢是用于檢測移植排斥的主要方法，但此類檢測存在侵入性和有限的預測能力的缺點并且具有發病風險。設計和使用納米傳感器用以實現對體內病變組織的蛋白酶活性檢測為非侵入性移植排異反應診斷帶來了希望。

　　2019年4月8日，Nature 子刊 Nature Biomedical Engineering 雜志發表了一篇題為：Non-invasive early detection of acute transplant rejection via nanosensors of granzyme

　　B activity 的研究論文。

　　該論文，研究者首先合成并鑒別出一種能夠被顆粒酶B特異性切割的多肽鏈AIEFDSG，并在多肽兩端連接近紅外熒光團-猝滅劑探針，然后結合到用聚乙二醇包被的氧化鐵納米顆粒上。聚乙二醇包被可以減少納米顆粒被網狀內皮系統的攝取概率并增加納米顆粒體內循環半衰期和移植組織聚集效率。在移植組織中，特異性多肽被顆粒酶B裂解導致熒光基團釋放并被腎臟過濾到尿液中。通過尿液中的熒光強度被用來表征早發性急性細胞排斥反應。

　　通訊作者：Andrew B. Adams （埃默里大學），Gabriel A. Kwong（喬治亞理工大學）

　　納米傳感器設計

　　在本工作中，研究者首先合成并鑒別出一種能夠被顆粒酶B特異性切割的多肽鏈AIEFDSG，并在多肽兩端連接近紅外熒光團-猝滅劑探針，然后結合到用聚乙二醇包被的氧化鐵納米顆粒上。聚乙二醇包被可以減少納米顆粒被網狀內皮系統的攝取概率并增加納米顆粒體內循環半衰期和移植組織聚集效率。在移植組織中，特異性多肽被顆粒酶B裂解導致熒光基團釋放并被腎臟過濾到尿液中。尿液中的熒光強度被用來表征早發性急性細胞排斥反應（圖1）。

圖1：納米傳感器用以檢測顆粒酶B表達的原理和設計示意圖

　　部分結果展示

　　1. 納米傳感器用于體外檢測效應T細胞殺傷靶細胞

　　OT1 T細胞能夠特異性識別并殺傷EG7-OVA細胞，但并不能識別EL4細胞。當OT1 T細胞與EL4細胞共培養時，加入納米傳感器后，細胞共培養上清液中的熒光強度沒有發生明顯變化。但當OT1 T細胞與EG7-OVA細胞共培養時，培養上清液中的熒光強度明顯增強，表明顆粒酶B在T細胞中的表達顯著增加（圖2）。

圖2：OT1T細胞與EG7-OVA或EL4靶細胞的共培養上清液中活性納米傳感器的熒光變化。

　　2. 納米傳感器實現在同種異體移植物組織的有效富集

　　利用熒光標記物標記納米傳感器，相較于同系移植物組織，同種異體移植物組織中檢測到高的熒光信號，表明納米顆粒能夠實現對同種異體移植物組織的特異性富集（圖3）。

　　3. 急性細胞排斥反應檢測

　　免疫組化結果顯示，相較于同系移植物組織中顆粒酶B表達，同種異體移植物組織在手術后第7天時的顆粒酶B表達顯著升高（d, e）。加入納米傳感器時，接受同種異體移植的小鼠尿液中的熒光信號強度也明顯升高 （h）。此外，納米傳感器也表現出了高的特異性和靈敏度（i）（圖4）。

圖3，利用納米傳感器實現急性細胞排斥反應的尿液預測。

　　由于用于診斷排斥的方法需要侵入性核心活組織檢查，這種非侵入性方法將能夠更頻繁地監測以及早診斷T細胞介導的移植排斥，從而允許快速干預并成功保存長期移植物功能。這將有利于確保單個同種異體移植物在被移植者體內的存活能力，并且對于面對終末器官衰竭的許多患者而言將減輕對供體器官的需求。