肝移植是一项救命手术，但许多患者在术后会出现器官排斥或其他并发症。乔治城大学和MedStar Health的科学家们进行的一项研究表明，仅通过一次血液样本就可以在早期阶段检测到问题，从而允许定制治疗以防止肝脏器官衰竭。他们的策略是评估血液样本中细胞游离DNA（cfDNA）的甲基化模式变化，以评估移植后多种细胞类型的细胞损伤。
该团队表示，他们的工作朝着开发一种液体活检迈出了重要一步，这种活检可以快速检测移植后的并发症并确定其原因，从而在很大程度上消除更侵入性测试的需要。
“我们需要更好地、更细致地了解导致移植失败的原因，”乔治城大学伦巴第综合癌症中心肿瘤学和药理学教授安东·韦尔斯坦（Anton Wellstein）博士说。“通过这项技术，我们可以抽取一份血液样本，几乎可以全面了解患者的情况。”韦尔斯坦是该团队发表在《自然通讯》杂志上的论文的共同高级作者和共同通讯作者，论文题为“循环细胞游离DNA甲基化模式指示肝移植后同种异体移植物损伤的细胞来源”。他们在论文中指出：“我们得出结论，肝移植患者循环中的细胞游离甲基化DNA可以指示同种异体移植物损伤，并区分损伤原因，与组织活检证实的诊断相匹配。”
肝移植是终末期肝病患者的护理标准，也是仅次于肾脏的第二大实体器官移植。研究的共同作者、MedStar Georgetown大学医院的移植外科医生亚历山大·克罗默（Alexander Kroemer）医学博士和乔治城大学医学中心转化移植医学中心主任解释说，可供移植的肝脏供应有限，预防器官损伤至关重要。正如作者所写，“尽管生存率有所提高，但在肝移植后仍存在高比例的并发症，主要发生在术后第一个月内。”
移植器官可能受到多种方式的损伤。移植过程本身可能会损伤新肝脏，对附近器官造成压力，并引发免疫反应。目前，移植医生可以通过血液测试来检测潜在的损伤，并通过基因检测来确定受损细胞是否来自捐赠的肝脏或患者自身的身体。然而，确定确切原因通常需要昂贵的影像学检查或侵入性的后续检查，如肝脏活检。“不幸的是，当前的非侵入性生物标志物范围有限，无法识别同种异体移植物损伤的细胞原因，”研究团队指出。“因此，组织活检仍然是确认诊断和监测治疗反应的金标准。”
克罗默和韦尔斯坦及其同事开发的新技术通过检测血液中死亡细胞留下的碎片中的DNA片段来工作。分析这些循环中的细胞游离DNA（cfDNA）是一种替代传统生物标志物的方法，研究人员继续说道。“CfDNA由体内死亡细胞脱落的片段组成，其分析可以作为一种非侵入性方法，在细胞水平上监测肝移植后同种异体移植物及宿主组织的变化。”
在他们最新发表的研究中，研究人员分析了44名患者在不同时间点移植后收集的130份血液样本。“我们利用循环中的细胞游离DNA甲基化模式来监测肝移植后的细胞损伤，影响同种异体移植物组织以及受者的器官，”他们解释道。基于序列的cfDNA片段甲基化被映射到从476个纯化细胞的甲基组中衍生出的细胞类型特异性DNA甲基化模式图谱。
结果显示，甲基化模式可以用来识别原始细胞类型及其来源，具有精确的细节。“总之，我们展示了从死亡细胞释放的cfDNA甲基化模式可以指示移植患者中细胞死亡和组织损伤的起源，”研究人员表示。“我们发现，术后第一个月内持续升高的肝细胞和胆管上皮细胞cfDNA表明同种异体移植物损伤……此外，我们还发现，cfDNA组成在组织活检确诊的不同同种异体移植物损伤模式时发生了显著变化。”
当研究人员七年前开始这个项目时，他们还不知道是否有可能在血液样本中检测到细胞损伤。“效果非常好，令人惊讶，”韦尔斯坦说。“新的进展是我们现在可以确定损伤的细胞来源。我们可以定位细胞类型，无论是移植器官还是宿主体内的其他组织，正在受到损伤或面临损伤威胁。”
他指出，这种测试的便利性意味着可以频繁重复进行，使医生更容易监测患者并及早发现问题。“例如，如果你知道肝脏的胆管部分受伤而肝细胞部分没有受伤，你可以提供更个性化的治疗方法，从而为患者提供更好的护理，”克罗默补充道。
除了比传统的组织活检更快、侵入性更小之外，血液测试也可能更准确，克罗默补充说。“针刺活检总是有采样偏差的可能性，因为你不是在取整个肝脏的样本。只是一个小核心被评估。”
乔治城大学已经对该技术申请了专利，韦尔斯坦、克罗默和麦克纳马拉被列为共同发明人。研究人员正在研究其他应用，包括其他器官移植、接受乳腺癌放射治疗的患者以及黑色素瘤治疗。该团队还在寻求合作伙伴，将该技术商业化用于临床设置。
“我们可以做出发现——这是学术界的作用——但如果你想将其转化为移植领域的应用，就必须进入工业界，”韦尔斯坦说。
(全文结束)
