器官移植是医学上的一项显著成就，但它仍面临重大挑战，特别是免疫系统对器官的排斥反应。
通常，移植接受者必须终生服用免疫抑制药物，但这可能导致严重的风险和副作用，包括感染几率增加和疫苗效果降低。
由新任命的弗吉尼亚大学生物医学工程教授领导的最新突破性研究正在开辟一种新方法，使身体能够接受移植的器官，而不损害其免疫防御。
埃文·斯科特是托马斯·A·桑德斯三世家族杰斐逊学者基金会杰出大学教授和大卫·古德曼家族双百年纳米医学教授，现任生物医学工程系。这一职位是弗吉尼亚大学工程与应用科学学院和医学院的联合计划的一部分，他带来了来自西北大学的11年经验。
在最近发表于《国家科学院院刊》上的一篇文章中，斯科特及其研究团队探讨了使用纳米粒子帮助小鼠的移植心脏躲避免疫系统攻击。
“我们的目标是以安全可控的方式调整免疫系统，旨在未来的移植患者不再需要终生的免疫抑制药物以及随之而来的风险，”斯科特解释道。
除了器官移植外，斯科特在弗吉尼亚大学的新实验室将进一步推动这一研究方向，潜在影响其他易受免疫排斥的领域，如糖尿病、细胞疗法和自身免疫疾病。他还将负责弗吉尼亚大学纳米尺度科学与技术高级研究所或NanoSTAR，作为新成立的保罗和黛安娜·曼宁生物技术研究所的一部分。
“埃文在纳米粒子方面的突破性工作展示了可能改变整个医学领域的创新科学。我们很高兴欢迎他加入我们的弗吉尼亚大学社区，”工程学院院长兼桑德斯家族工程教授詹妮弗·L·威斯特评论道。
免疫系统的困境：朋友还是敌人？
每年，美国大约进行4,000例心脏移植，且这一数字稳步上升。然而，这些移植中有相当一部分被身体排斥，身体错误地将它们识别为威胁并激活免疫系统进行攻击。
当前的治疗选择通常采取两种方法之一：要么抑制免疫系统以防止其发动攻击——以至于患者可能面临病毒和细菌感染的脆弱状态——要么建立耐受性，以帮助身体接受新的器官。
斯科特和他的实验室专注于后者。在他们的研究中，他们旨在重新编程免疫系统触发对移植器官攻击的细胞指令，有效地训练免疫系统接受新细胞。
髓系细胞在器官排斥中的作用
免疫系统利用多种类型的白细胞来应对感染、癌症和愈合伤口等威胁。其中，髓系细胞特别适应性强，可以根据需要转变成不同形式。当它们感知到危险时，单核细胞（一种髓系细胞）可以演变为炎症巨噬细胞，这些细胞专门用于对抗威胁。
针对HIF-2α：一种新的治疗策略
斯科特博士的长期合作者爱德华·索普博士发现，这些炎症巨噬细胞并不总是在对移植细胞的反应中形成。他们的研究表明，一种特定的蛋白质HIF-2α在这个过程中发挥关键作用，这种蛋白质在接受移植的老鼠心脏中存在，而在拒绝被移植器官的老鼠中缺失。
这一发现表明，可以针对该蛋白进行治疗干预，向宿主免疫系统发出信号，告知移植的心脏细胞是无害的，无需攻击，从而防止单核细胞转化为炎症巨噬细胞。
因此，研究团队创建了能够传递药物Roxadustat的纳米粒子，该药能够提高单核细胞中HIF-2α的水平。由于脾脏充当单核细胞的储备器官，纳米粒子被定向到该器官以最佳方式改变循环中的白细胞。这种方法确保了足够数量的单核细胞会向免疫系统发出信号，请求其饶恕移植的心脏细胞，同时保持免疫系统在处理其他任务时始终正常运行。
接受这种治疗的小鼠表现出了显著增强的接受移植心脏的能力。
“我们专注于将药物精确送达脾脏，这被证明是非常有效的。我们影响循环单核细胞如何对环境反应的能力对治疗各种疾病展现出巨大潜力，”斯科特表示。
