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研究背景及目的：<br>　　心脏移植（Hearttransplantation，HTx）是目前治疗终末期心力衰竭的有效手段，但供体短缺限制了HTx的广泛应用和施行，36.1%的患者将在等待供体的1年内死亡。因此，扩宽供体心脏的来源一直是HTx领域持续追求的方向，包括组织工程三维打印心脏、胚胎嵌合心脏和异种心脏。前两者目前尚处于体外实验和理论研究过程，尚未生产出具有泵血功能的且能移植进入人体的心脏。异种心脏是目前最有希望能够率先进入临床试验的供体来源，通过基因编辑的方式成功产出半乳糖α-1,3-半乳糖糖基转移酶敲除（alpha1,3-galactosyltransferaseknockout，GTKO）猪，克服了Xeno-HTx后的超急性排斥反应。但受限于Xeno-HTx免疫排斥监测手段有限，及发生机制研究不清的现状，仍会发生较为严重的急性和慢性排斥反应。目前猪到非人灵长类异种原位HTx实验的存活时间尚未达到进入临床试验的要求，需在GTKO基础上寻找基因编辑和药物干预靶点。本课题拟通过小鼠HTx模型探究急性排斥反应的新型标志物和机制，以此为基础，向Xeno-HTx领域拓展。利用GTKO猪到猕猴异种异位HTx模型，在不使用免疫抑制药物的情况下，探究Xeno-HTx最真实的排斥反应现象，寻找新的治疗靶点，进一步延长Xeno-HTx物存活时间。<br>　　研究方法及结果：<br>　　本研究首先利用小鼠HTx模型构建急性排斥模型，利用宏基因组测序技术揭示了急性排斥反应中的肠道菌群组成和多样性，通过与同种同基因HTx模型相比，发现二路普雷沃氏菌（Prevotellabivia）仅在急性排斥组中升高，提示Prevotellabivia可能是指示急性排斥反应的无创诊断标志物。<br>　　为了揭示同种HTx后免疫排斥反应机制，本课题前期利用单细胞测序对同种异基因小鼠HTx急性排斥反应模型进行了解析。在小鼠HTx急性排斥中，观察到大量的巨噬细胞浸润，通过转录因子预测分析提示HIF1A介导了巨噬细胞的糖酵解激活及促炎症功能。并探明PKM2及HIF1A轴可明显降低巨噬细胞对同种异基因心肌细胞的损伤机制。<br>　　本课题最终利用GTKO猪作为供体，猕猴作为受体，在不经任何免疫抑制治疗的情况下进行腹腔异位HTx手术。首次从转录组层面揭示GTKO猪猕猴Xeno-HTx后过客白细胞、非心肌细胞、猴来源免疫细胞的种类和功能改变。<br>　　结论：<br>　　①证明肠道菌群无创诊断急性排斥反应的可行性，Prevotellabivia丰度增加与小鼠HTx后急性排斥反应发生具有相关性。<br>　　②探明靶向PKM2及HIF1A轴可明显降低巨噬细胞对同种异基因心肌细胞的损伤。<br>　　③通过单细胞测序技术初步探究GTKO猪心脏到猕猴的异种免疫排斥反应机制。未来可从内皮细胞保护，抑制淋巴细胞激活，抑制免疫细胞招募等多角度，有针对性进行药物研发，有望在降低免疫抑制并发症的基础上更加精确地抑制Xeno-HTx免疫排斥反应，进一步延长心脏移植物生存时间。