移植液体活检 | 器官健康状态监测的分子听诊器

2019-10-31 10:20 来源:丁香园 作者:AlloDx
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【背景】

器官移植被誉为液体活检时代的三大应用领域之一,是继无创产前筛查(NIPT)、循环肿瘤 DNA 检测之后,下一个液体活检应用的新兴方向。据 Piper Jaffray 发布的投资报告显示,预计 2026 年全球器官移植液体活检市场可达 20 亿美元,与 NIPT 市场体量相当。游离 DNA(cfDNA)是器官移植液体活检方向的主要生物标志物,美国、加拿大、欧洲等先后有多家公司发布了基于供体来源 cfDNA 的肾移植无创检测产品,截止目前,累计服务近 5 万例患者,涉及全球 200 多家移植中心。近两年来,供体来源 cfDNA 成为移植肾损伤检测领域的研究热点,特别是在精准诊断排斥反应上的临床数据不断丰富,显示出供体来源 cfDNA 在移植肾损伤检测上的巨大临床应用潜力。

本期我们就供体来源 cfDNA 在移植肾排斥反应上的研究进展,采访了本领域国内前沿专家-东部战区总医院肾脏病中心程东瑞教授,为我们分享供体来源 cfDNA 在移植肾排斥反应方向的最新国际研究数据。

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Q:程主任,您好!最近看到您参加了哥本哈根的欧洲器官移植年会(ESOT),向全球的器官移植专家分享了 ddcfDNA 在移植肾抗体介导排斥反应(AMR)研究中的最新数据。能否请您给大家解释一下为什么会选用 ddcfDNA 来作为移植肾 AMR 监测的标志物呢?

A:ddcfDNA 的全称是 donor-derived cell-free DNA,中文名是供体来源游离 DNA,是指器官移植术后患者循环体液中来自于供体细胞凋亡或坏死的游离 DNA,其带有供体组织的健康信息。研究表明,肾移植受者体内的 ddcfDNA 浓度与移植肾损伤密切相关。因此可以通过检测 ddcfDNA 获知移植肾的健康状态。cfDNA 生物学性质相对稳定、易于保存运输,其半衰期短,可以反映患者实时的健康状态。另外 cfDNA 广泛存在于人体血液、尿液中,采集方便、无创。

Q:与我们目前临床常规检测排斥的方法相比,如血清肌酐、PRA、供体特异性抗体(DSA)及肾活检等,检测 ddcfDNA 的临床优势有哪些?

A:血清肌酐指标带有滞后性且特异性不高。肾组织活检具有侵入性和并发症风险,且临床判断依赖病理医生的经验,另外由于病理取材不均一,以及病变进展的早晚期,仍有假阴性结果存在,数据表明穿刺假阴性率在 20%-30%。

DSA 指标对 AMR 的阳性预测值(PPV)较低,我们的研究数据和国际已报道的数据都显示,DSA 的 PPV 只有 40%-45%。说明有时候 DSA 只是游离状态,并不一定会激活血管内皮细胞的损伤通路(补体依赖途径,与细胞表面抗原直接作用途径和募集炎症细胞途径)。另一方面,非 HLA 抗体(MICA、MICB 等)约占 DSA 的 10%-40%,而目前 DSA 主要使用 Luminex-单抗原微珠法平台来检测 HLA 相关的抗体,因此具有较高的假阴性率。最后对于部分供体 HLA 基因分型不明确的患者,其 PRA 阳性时,也较难确定是否存在 DSA。

ddcfDNA 是血管内皮损伤的早期结果,而不是可能的原因,不管 HLA 或非 HLA 抗体介导的 AMR 都可以造成其变化。我们的研究数据和国际已报道的数据都显示,ddcfDNA 的 PPV 可达到 90%,远高于单独 DSA 诊断 AMR 的阳性预测值(~40%)。另外 ddcfDNA 反映了移植肾损伤的整体部位,并不存在采样的异质性。

Q:ddcfDNA 在检测 AMR 和 T 细胞介导的排斥反应(TCMR)上有什么不同吗?

A:AMR 和 TCMR 在血浆 ddcfDNA 浓度变化上是不一样的,血浆 ddcfDNA 浓度在 AMR 患者中要高于 TCMR 患者。依据 Banff(2013)标准,AMR 主要造成血管内皮损伤,其血管内皮细胞凋亡后产生的 cfDNA 直接进入循环血液中。而 TCMR 主要损伤部位是肾小管和肾间质,小管上皮细胞凋亡坏死入血则需要跨过血管屏障。对于 TCMR 中 IB 级以上排斥(伴有动脉内膜炎),已有研究结果表明血浆 ddcfDNA 显著升高。排斥反应类型的进一步鉴别需要利用多维样本(尿液和血液)中的 ddcfDNA 信息来分析不同损伤部位。

Q:怎么利用 ddcfDNA 来判断排斥反应发生的风险?是否可以分享相关的临床案例?

A:不同的研究结果显示对于检测排斥反应时血浆 ddcfDNA 浓度的 cut-off 值是略有差别的:目前一项由美国华盛顿大学医学院主导的研究显示以血浆 ddcfDNA>1% 作为阈值来诊断排斥反应发生时,敏感度可达到 81%,特异性达到 82%,AUC 为 0.86。而由 Cedars-Sinai Medical Center 主导的研究表明诊断排斥的 AUC 可达 0.82,当血浆 ddcfDNA ≥ 0.74%,检测敏感度可达到 100%,特异性为 71.8%。另一项由墨尔本大学主导的研究表明诊断排斥的 AUC 可达 0.91,当血浆 ddcfDNA>0.75%,检测敏感度为 85%,特异性为 75%。我们在中国 88 例肾移植患者中的研究结果显示,利用血浆 ddcfDNA 检测排斥时 AUC 为 0.952,当血浆 ddcfDNA>0.96%,检测敏感度可达到 90%,特异性可达到 96%。

我们在临床中曾遇到一例女性肾移植患者,在 2009 年 3 月份做完移植术后稳定肌酐 65 μmol, 今年 3 月份肌酐为 61.5 μmol,尿蛋白+,临床无其他异常。此时我们做 ddcfDNA 检测,结果血浆 ddcfDNA 的浓度 3.72%,提示 AMR 高风险。我们进一步作了穿刺活检显示,该患者是慢性移植肾肾小球病,与 2010-01-02 切片比较,肾小球系膜增生伴肾小球炎,球性废弃。少量管周毛细血管炎,肾小管间质轻度病变(15%),动脉透明变性和硬化。最终临床判断为亚临床排斥。这个案例可以表明,利用血浆 ddcfDNA 可以早期检测出亚临床排斥。

Q:目前国际上检测 ddcfDNA 的主要方法是什么?

A:目前国际上 ddcfDNA 检测的主流技术是下一代高通量基因测序平台(NGS)。NGS 是生命科学以及医学研究领域最新革命性技术,检测范围广、特异性强、灵敏度高。可一次性检测几千甚至几万个 SNP 位点,定量结果准确。另外 ddcfDNA 检测方法还包括 qPCR、多重 PCR、数字化 PCR 等,不同的 ddcfDNA 的定量方法对检测结果有一定影响。

利用 NGS 技术还可以同时诊断出 BK 病毒风险、病原微生物感染、移植肾功能延迟恢复(DGF)等,可更全面提示发生移植肾损伤的原因。

Q:您认为,ddcfDNA 检测在这个领域未来的发展方向主要是什么?

A:目前主要靠 ddcfDNA 浓度单一指标来划分排斥反应和非排斥反应,未来基于 ddcfDNA 并结合其他临床指标预测排斥反应发生风险度的研究模式,将更科学准确。对于排斥反应类型的鉴别需要进一步利用多维样本中的 ddcfDNA 信息来分析不同损伤部位。另外其他具有组织特异性的表观遗传学特征,如 cfDNA 甲基化、microRNA、核小体图谱等,在将来不同排斥反应损伤部位的研究中具有巨大潜力。最后针对 ddcfDNA 在排斥反应患者治疗后的动态变化规律,还需要更多的研究数据。

非常感谢程教授此次接受我们的采访,通过本次采访我们了解到供体来源游离 DNA 在监测移植肾损伤方面具有非常重要的作用,可以更早期发现移植肾排斥反应,特异性高。希望未来可以有更多这方面的研究,帮助患者更好的监测肾健康状态,为患者的生命健康保驾护航。

参考文献:

1.  程东瑞等,供体来源游离 DNA 在移植肾损伤中的研究进展 [J]. 中华器官移植杂志(2019)

2. Lo YM, et al. Presence of donor specific DNA in plasma of kidney and liver transplant recipients[J]. Lancet (1998)

3. Roy D. Bloom et al. Cell Free DNA and Active Rejection in Kidney Allografts [J]. JASN (2017)

4. Whitlam JB, et al. Diagnostic application of kidney allograft-derived absolute cell-free DNA levels during transplant dysfunction [J]. AJT(2019)

5. Huang E, et al. Early clinical experience using donor-derived cell-free DNA to detect rejection in kidney transplant recipients [J]. AJT(2019)


图片来源:奥根


编辑: 虞佳男

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