Nature子刊：通过尿液检测早期器官移植排斥反应
早期发现移植排斥反应对于患者的长期生存至关重要。器官移植后，在急性细胞排斥期间，抗原呈递细胞和靶同种异体细胞呈现的同种异体抗原会介导受体细胞毒性CD8 + T细胞激活并释放颗粒酶B，从而引发移植物的组织损伤。研究表明，早发性急性细胞排斥与颗粒酶B表达直接相关。目前，穿刺活检是用于检测移植排斥的主要方法，但此类检测存在侵入性和有限的预测能力的缺点并且具有发病风险。设计和使用纳米传感器用以实现对体内病变组织的蛋白酶活性检测为非侵入性移植排异反应诊断带来了希望。
2019年4月8日，Nature 子刊 Nature Biomedical Engineering 杂志发表了一篇题为：Non-invasive early detection of acute transplant rejection via nanosensors of granzyme
B activity 的研究论文。
该论文，研究者首先合成并鉴别出一种能够被颗粒酶B特异性切割的多肽链AIEFDSG，并在多肽两端连接近红外荧光团-猝灭剂探针，然后结合到用聚乙二醇包被的氧化铁纳米颗粒上。聚乙二醇包被可以减少纳米颗粒被网状内皮系统的摄取概率并增加纳米颗粒体内循环半衰期和移植组织聚集效率。在移植组织中，特异性多肽被颗粒酶B裂解导致荧光基团释放并被肾脏过滤到尿液中。通过尿液中的荧光强度被用来表征早发性急性细胞排斥反应。
通讯作者：Andrew B. Adams （埃默里大学），Gabriel A. Kwong（乔治亚理工大学）
纳米传感器设计
在本工作中，研究者首先合成并鉴别出一种能够被颗粒酶B特异性切割的多肽链AIEFDSG，并在多肽两端连接近红外荧光团-猝灭剂探针，然后结合到用聚乙二醇包被的氧化铁纳米颗粒上。聚乙二醇包被可以减少纳米颗粒被网状内皮系统的摄取概率并增加纳米颗粒体内循环半衰期和移植组织聚集效率。在移植组织中，特异性多肽被颗粒酶B裂解导致荧光基团释放并被肾脏过滤到尿液中。尿液中的荧光强度被用来表征早发性急性细胞排斥反应（图1）。
图1：纳米传感器用以检测颗粒酶B表达的原理和设计示意图
部分结果展示
1. 纳米传感器用于体外检测效应T细胞杀伤靶细胞
OT1 T细胞能够特异性识别并杀伤EG7-OVA细胞，但并不能识别EL4细胞。当OT1 T细胞与EL4细胞共培养时，加入纳米传感器后，细胞共培养上清液中的荧光强度没有发生明显变化。但当OT1 T细胞与EG7-OVA细胞共培养时，培养上清液中的荧光强度明显增强，表明颗粒酶B在T细胞中的表达显著增加（图2）。
图2：OT1T细胞与EG7-OVA或EL4靶细胞的共培养上清液中活性纳米传感器的荧光变化。
2. 纳米传感器实现在同种异体移植物组织的有效富集
利用荧光标记物标记纳米传感器，相较于同系移植物组织，同种异体移植物组织中检测到高的荧光信号，表明纳米颗粒能够实现对同种异体移植物组织的特异性富集（图3）。
3. 急性细胞排斥反应检测
免疫组化结果显示，相较于同系移植物组织中颗粒酶B表达，同种异体移植物组织在手术后第7天时的颗粒酶B表达显著升高（d, e）。加入纳米传感器时，接受同种异体移植的小鼠尿液中的荧光信号强度也明显升高 （h）。此外，纳米传感器也表现出了高的特异性和灵敏度（i）（图4）。
图3，利用纳米传感器实现急性细胞排斥反应的尿液预测。
由于用于诊断排斥的方法需要侵入性核心活组织检查，这种非侵入性方法将能够更频繁地监测以及早诊断T细胞介导的移植排斥，从而允许快速干预并成功保存长期移植物功能。这将有利于确保单个同种异体移植物在被移植者体内的存活能力，并且对于面对终末器官衰竭的许多患者而言将减轻对供体器官的需求。
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