- 将PEG脂质涂层技术应用于猪肾血管内皮并抑制猪肾移植实验中的免疫反应
- 适用于临床人肾移植的最佳涂层条件的阐明
- 临床试验正在进行中，以提高人类肾移植的长期存活率
概要图：两亲性聚合物（PEG脂质）血管内皮包被的猪肾移植实验
米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）细胞与分子工程研究部细胞控制材料研究组、瑞典iCoat Medical研究组组长寺村佑二、乌普萨拉大学等正在合作，用两亲性聚合物涂覆肾脏的血管内皮，以治疗肾移植的影响。缺血再灌注损伤
肾移植是使严重肾病患者避免人工透析的唯一治疗方法，移植的肾脏在患者体内长期存活非常重要。为此，有必要抑制移植过程中发生并导致器官损伤的免疫反应。在本研究中，我们通过使用猪进行的动物实验证明，通过将PEG脂质（一种由聚乙二醇（PEG）和磷脂组合而成的两亲性聚合物）应用于肾脏内血管内皮表面的涂层技术，可以抑制肾移植后发生的免疫反应之一的缺血再灌注损伤。
此成就的详细信息将于 2025 年 9 月 24 日公布美国移植杂志将在杂志上发表。
此外，在技术开发过程中，包括这次猪肾移植实验，我们明确了可以应用于临床人肾移植的最佳涂层条件。迄今为止，还没有发现能够有效抑制缺血再灌注损伤的药物，这大大降低了人体肾移植的成活率，很大程度上取决于移植外科医生的经验和技术。开发的涂层技术有望为提高人类肾移植的存活率做出贡献，我们目前正在使用这项技术。临床试验正在进行中。
日本慢性肾病患者数量估计为 2000 万，截至 2022 年底，其中 35 万需要人工透析※1透析患者每周必须接受3次每次4小时的血液透析，他们的生活质量（QOL）显着下降。此外，接受透析的患者更容易出现并发症，常常死于心力衰竭或糖尿病，高昂的医疗费用对患者自身和国库来说都是负担。
肾病患者如果肾功能下降无法阻止，可能需要接受人工透析或肾移植治疗，但有报道称肾移植开始治疗后10年生存率更好※2、3根据世界卫生组织2020年10月的报告，全球已进行约95,000例肾移植，并且数量每年都在增加。※4肾移植正在成为最常用的移植治疗方法。另一方面，如果移植的肾脏无法在患者体内长时间存活和发挥功能，则需要在几年后进行再次移植，但目前供体不足，导致再次移植难度较大。因此，需要能够让移植的肾脏在患者体内稳定存活的药物和技术。
既往研究表明，肾移植后立即发生的缺血再灌注损伤是降低存活率的因素之一。缺血再灌注损伤是肾移植后立即发生的免疫反应之一，涉及先天免疫激活、凝血反应激活和活性氧产生的复杂组合，导致移植肾细胞和组织损伤。因此，单一药物难以控制，目前尚未发现能够有效抑制缺血再灌注损伤的药物或技术。
AIST 迄今为止已研究使用各种类型的 PEG 脂质对细胞和薄膜胶囊进行聚合物修饰，以修饰组织以及器官和组织内血管的表层。为了检验使用PEG脂质的涂层技术是否可以应用于人肾移植，我们仔细检查了适合使用与人类高度同源的猪肾涂层血管内皮和组织的PEG脂质的PEG分子量和脂质组成，并使用猪肾移植模型对此进行了验证。
这项研究和开发是与瑞典乌普萨拉大学和 iCoat Medical 合作进行的。
这次，我们开发了“PEG脂质”，它是PEG和磷脂的复合物，作为保护细胞表面的聚合物。磷脂部分与细胞膜的脂质双层产生疏水相互作用，并被引入细胞表面，从而使细胞能够被 PEG 脂质聚合物包裹（示意图）。利用这种技术，我们尝试将 PEG 脂质包裹在猪肾血管内皮表面。通过将PEG脂质溶液注射到从供体猪分离的肾脏的动脉中，将PEG脂质引入到肾脏内血管的内皮表面（示意图），然后将该肾脏移植到受体猪中（图1）。当我们引入PEG脂质（分子量为5 kDa的PEG分子和二棕榈酰磷脂酰乙醇胺（DPPE）作为脂质的复合物）时，我们证实可以有效地涂覆肾血管内皮。当用这种 PEG 脂质涂覆血管内皮时，会形成约 5 nm 的聚合物薄膜，它可以覆盖细胞膜和表面受体（图 2）。此外，还发现在低温（冰上）和1小时内可以形成肾血管内皮涂层。在临床环境中，考虑到待移植器官中细胞的存活时间，需要低温和短处理时间，但在现有的涂层条件下，有可能建立一个可应用于临床环境中的人肾移植的方案。
图 1 本研究中进行的猪肾移植概述。从供体猪身上取出肾脏，并彻底清除并清洗所有残留的血液。然后将 PEG 脂质注射到动脉中，在冰上反应，然后移植到受体猪体内。
*原始论文中的数字被引用或修改。
图2 细胞表面包被的PEG 脂质的分析结果。包被细胞后，检查与表面抗原反应的三种类型的抗体（CD4、CD8和CD52的抗体）的反应性。当用PEG脂质包被时，抗CD52的抗体尺寸小，几乎不反应并且被完全保护。然而，涂层对于大于 PEG 脂质厚度的受体（CD8 和 CD4）效果较差。据此，我们估计电池表面涂层的厚度约为 5 nm。
*这是对原始论文中的数字的引用或修改。
接下来，为了检查涂层肾脏的效果，我们使用猪肾移植模型进行了移植后评估，在肾移植后进行了6小时和4天的跟踪观察（图3）。当将包被的肾脏移植到受体猪体内时，证实移植后包膜立即保留在肾脏内，半衰期为14小时，并且在移植后两天几乎消失。这被认为是由于引入细胞膜的 PEG 脂质逐渐释放。移植后4天对受体猪的血液检测显示，在包被组中，补体系统（C3a、sC5b-9）和凝血系统参数（TAT）、细胞因子类型（TNF、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IL-12、IL-18、IFN-γ）的值在统计学上显着降低（图3左）。这表明以先天免疫为中心的免疫反应的激活以及移植后立即发生的凝血反应受到抑制。另外，血浆，它是肾功能的指标肌酐测量结果显示，涂层组的肌酐值在统计学上显着较低，表明移植后肾功能恢复较快（图3右）。这些结果表明，在涂层组中，通过防止免疫系统的攻击，细胞功能得到了保护，避免了血栓形成，移植的肾脏也相应地发挥了功能。
图 3 将涂有 PEG 脂质的肾脏移植到受体猪体内后的分析结果。对从捐献者身上取出的肾脏进行了涂有 PEG 脂质的组（蓝色）和未处理的组（红色）之间的比较。移植后4天检查受体猪血液中的细胞因子（IL-1β、IL-2、IL-6、IL-12）时，涂层组的血液细胞因子水平低于未处理组，表明免疫反应受到抑制。此外，反映肾功能的血浆肌酐在涂层组中也显示出较低的值，表明移植后肾脏功能正常。
在我们的方法中，我们能够通过物理保护细胞膜免受免疫反应的攻击，并通过用聚合材料 PEG 脂质涂覆细胞膜来创建临时屏障，从而抑制缺血再灌注损伤引起的细胞损伤。
未来，如果这种PEG脂质涂层的安全性在临床上得到证实，并且在肾移植中的应用取得进展，则有望减少移植后立即发生的缺血再灌注损伤的影响，保护肾脏，从而提高长期生存率。人们认为这将有助于维持患者的生活质量并减少再次移植或返回人工透析的可能性。
通过采用新开发的PEG脂质溶液作为器官保存溶液，有望在临床实践中提高从捐献者身上摘取的器官的存活率。瑞典已于2022年至2023年对18名患者进行了肾移植临床试验（I/IIa期），以研究该药物作为器官保存液的安全性和有效性（美国ClinicalTrialsgov注册号：NCT05246618）。我们计划在欧洲和美国进行临床试验（IIb/III期），通过大规模试验验证安全性和有效性。另外，这种涂层技术不仅可以应用于肾脏移植，还可以应用于其他移植治疗和细胞移植，所以我们希望将来能够应用这项技术，为移植医学和再生医学的实现做出贡献。
已出版的杂志：美国移植杂志
论文标题：减轻肾移植缺血再灌注损伤的新原理
作者：阿里-雷扎·比格拉尼亚*，寺村雄二*、Sana Asif、Claudia Dührkop、Vivek Arnand Manivel、Elin Manell、Patricia Hedenqvist、Anneli Rydén、Felix Sellberg、Karin Fromell、Sabine Hammer、Markus Huber-Lang、Kristina N Ekdahl、Marianne Jensen-Waern、Bo Nilsson (*同等贡献)
DOI：101016/jajt202508024
※1CKD 医学指南 2024 日本肾脏病学会杂志 2025:67(1):1-178
※22023版肾衰竭治疗选择与实践
※3日本慢性透析治疗现状（截至 2015 年 12 月 31 日）
※4日本移植学会综合社团法人日本移植学会概况介绍2020年日本器官移植概况介绍2020年