Quantitative analysis of the antigenicity of xenogeneic heart valve matrices using individual human sera

Dezellularisierte Allografts stellen derzeit die beste Herzklappenprothese in der Kinderherzchirurgie dar. Aufgrund der eingeschränkten Verfügbarkeit der humanen Spenderklappen, stellen Xenografts eine attraktive Alternative dar, vorausgesetzt die erhöhte Antigenität der xenogenen Klappen kann umgangen werden. Die starke Antigenität wird durch Xenoantigene ausgelöst, welche sowohl präformierte, als auch induzierte Antikörper binden können. Diese Antikörper lösen Immunreaktionen aus, die bis zur Abstoßung des Implantates führen können. Um die immunogenen Epitope zu reduzieren, werden neue Konzepte der Dezellularisierung und der genetischen Modifizierung von Schweinen als Organspender entwickelt. Dadurch konnte bereits das bekannte Xenoantigen alpha-gal eliminiert werden und damit die hyperakute Abstoßreaktion vermieden werden. Es wird allerdings davon ausgegangen, dass die meisten anderen Xenoantigene, die zu einer akuten Abstoßreaktion führen können, bislang noch nicht identifiziert werden konnten. Ein Test, der die Bindung von präformierten Antikörpern an diese Xenoantigene detektieren kann, um die Reduktion der Antigenität von Transplantaten zu ermitteln und um Immunreaktionen vor einer Transplantation vorhersagen zu können, ist daher wünschenswert. Die Entwicklung eines solchen Tests war das Ziel der vorliegenden Arbeit. Um die Bindung von präformierten Antikörpern zu ermitteln, wurde porcines, dezellularisiertes Herzklappengewebe in Lösung gebracht, um damit eine Membran zu beladen, die mit menschlichem Serum inkubiert wurde. Die Bindung präformierter Antikörper wurde daraufhin mittels sekundärer Antikörper spezifisch für humane Immunglobuline detektiert. Bei der Verwendung von dezellularisiertem Wildtyp (WT) oder GGTA1 knockout (KO) Herzklappenmaterial konnte mit dem Test ein signifikanter Unterschied in der Bindung präformierter Antikörper festgestellt werden. In WT Gewebe führte das vorhandene alpha-gal Epitop trotz vorheriger Dezellularisierung der Herzklappen zu einer erheblichen Antikörperbindung. Bei alpha-gal defizienten Schweineklappen wurden im Vergleich erheblich weniger Antikörper gebunden. Die Menge der gebundenen präformierten Antikörper war abhängig sowohl von der individuellen Herzklappe, als auch vom individuellen humanen Serum. Dies deutet darauf hin, dass die Menge der präformierten Antikörper in menschlichen Seren individuell unterschiedlich ist und von der vorangegangenen Exposition zu den jeweiligen Epitopen abhängt. Die Testung von humanen Allografts wurde durch die Bindung vom sekundären Antikörper erschwert, so dass die Signalstärke der humanen Proben und damit die Bindung von präformierten Antikörpern, nicht ausgewertet und interpretiert werden konnte. Die hier entwickelte Methode kann nicht nur für die Messung der Reduktion der Antigenität von Herzklappengewebe im Labor verwendet werden, sondern auch für die Selektion von Versuchstieren für in vivo Experimente. Die Zahl der Versuchstiere könnte reduziert werden, indem Serum von Empfängertieren an verschiedenen Spenderklappen anderer Spezies getestet wird. Darüber hinaus kann mit Hilfe dieses Tests eine Verlaufskontrolle bei Tierversuchen erfolgen, indem die Menge der Antikörper der Empfängertiere zu unterschiedlichen Zeitpunkten kontrolliert wird. Wenn die Aussagekraft der Vorhersagen mit diesem Test durch Tierexperimente bestätigt werden kann, dann könnte dieser Test in Zukunft auch dafür genutzt werden, die am besten geeignete Herzklappenprothese tierischen Ursprungs für Menschen auszusuchen. Herzklappen gegen die der Empfänger bereits präformierte Antikörper aufweist, könnten dann ausgeschlossen und das Risiko einer Abstoßung vermindert oder sogar verhindert werden.