•  
  •  
 

Acta Universitatis Lodziensis, Folia Biologica et Oecologica

Abstract

There are a number of human diseases, which can lead to organ failure. The consequence is often the need for a transplant. The number of performed operations is very low due to the shortage of organs for transplantation. As a consequence, the number of people waiting for transplant is still growing. The solution to this situation may be xenotransplantation. Xenotransplantation word comes from the Greek xenos meaning stranger, the other. It is defined as any procedure that involves the transplantation, implantation or infusion of tissues or zoonotic organs into a human recipient, but also human body fluids, cells, tissues, organs (or fragments) that have ex vivo contact with zoonotic cells, tissues or organs. One of the obstacles of the xenograft transplantation is the risk of animal pathogens transmission to the humans. Viruses that pose risk in the non-human primates-to-human xenotransplantation includes: the human immunodeficiency virus - HIV and the Marburg virus described in this paper. In addition viruses, which is a problem in pig-to-human xenotransplantation have also been described, including: porcine endogenous retrovirus - PERV, porcine cytomegalovirus - PCMV, porcine lymphotropic herpesvirus - PLHV and hepatitis E virus - E - HEV. This review of literature is the latest knowledge of the microbiological safety of xenotransplantation.

Polish Abstract

Istnieje wiele chorób człowieka, które mogą doprowadzić do niewydolności narządów. Konsekwencją często jest konieczność przeprowadzenia przeszczepu. Liczba wykonywanych operacji jest bardzo niska ze względu na niedobór narządów do transplantacji. W konsekwencji liczba osób oczekujących na przeszczep ciągle rośnie. Wyjściem z tej sytuacji może być ksenotransplantacja. Pojęcie ksenotransplantacja pochodzi od greckiego xenos oznaczającego obcy, inny. Jest to każdy zabieg polegający na transplantacji, implantacji lub infuzji biorcy – człowiekowi – komórek, tkanek lub organów odzwierzęcych, również płynów ustrojowych, komórek, tkanek, narządów człowieka (lub ich fragmentów), które miały kontakt ex vivo z komórkami, tkankami lub organami zwierzęcymi. Jedną z przeszkód w przeszczepach ksenogenicznych jest zagrożenie przeniesienia patogenów zwierzęcych i zainfekowanie organizmu człowieka. Wirusami, które stanowią zagrożenie w przeszczepach, w układzie małpy naczelne-człowiek to między innymi: ludzki wirus upośledzenia odporności HIV (z ang. human immunodeficiency virus) i wirus Marburg, które zostały opisane w niniejszej pracy. Ponadto przedstawiono wirusy stanowiące problem w transplantacjach w układzie świnia-człowiek, czyli: endogennego retrowirusa PERV (z ang. porcine endogenous retrovirus), wirusa cytomegalii świni PCMV (z ang. porcine cytomegalovirus), wirusa limfotroficznego świni PLHV (z ang. porcine lymphotropic herpesvirus) oraz wirusa zapalenia wątroby typu E - HEV (z ang. hepatitis E virus). Niniejszy przegląd literatury stanowi najnowszy stan wiedzy na temat mikrobiologicznego bezpieczeństwa ksenotransplantacji.

Keywords

PERV, HIV, zoonoses, transgenic animals

References

Banks, M., Bendall, R., Grierson, S., Heath, G., Mitchell, J., Dalton, H. 2004. Human and porcine hepatitis E virus strains, United Kingdom. Emerging Infectious Diseases, 10 (5): 953–955.

Boneva, R., Folks, T., Chapman, L. 2001. Infectious disease issues in xenotransplantation. Clinical Microbiology Reviews, 14 (1): 1–14.

Cooper, D.K.C., Ekser, B., Tector, J. 2015. A brief history of clinical xenotransplantation. International Journal of Surgery, 23: 205–210.

Dieckhoff, B., Petersen, B., Kues, W.A., Kurth, R., Niemann, H., Denner, J. 2008. Knockdown of porcine endogenous retrovirus (PERV) expression by PERV-Specific shRNA in transgenic pigs. Xenotransplantation, 15 (1): 36–45.

Dörrschuck, E., Münk, C., Tönjes, R.R. 2008. APOBEC3 proteins and porcine endogenous retroviruses. Transplantation Proceedings, 40 (4): 959–961.

Fischer, K., Kraner-Scheiber, S., Petersen, B., Rieblinger, B., Buermann, A., Flisikowska, T., Flisikowski, K., Christan, S., Edlinger, M., Baars, W., Kurome, M., Zakhartchenko, V., Kessler, B., Plotzki, E., Szczerbal, I., Switonski, M., Denner, J., Wolf, E., Schwinzer, R., Niemann, H., Kind, A. Schnieke, A. 2016. Efficient production of multi-modified pigs for xenotransplantation by ‘combineering’, gene stacking and gene editing. Nature Scientific Reports, 6: 29081.

Fujita, F., Yamashita-Futsuki, I., Eguchi, S., Kamohara, Y., Fujioka, H., Yanaga, K., Furui, J., Moriuchi, R., Kanematsu, T., Katamine. S. 2003. Inactivation of porcine endogenous retrovirus by human serum as a function of complement activated through the classical pathway. Hepatology Research : The Official Journal of the Japan Society of Hepatology, 26 (2): 106–113.

Gazda, L. S., Collins, J., Lovatt, A., Holdcraft, R.W., Morin, M.J., Galbraith, D., Graham, M. Laramore, M.A., Maclean, C., Black, J., Milne, E.W., Marthaler, D.G., Vinerean, H.V., Michalak, M.M., Hoffer, D., Richter, S., Hall, R.D., Smith, B.H. 2016. A comprehensive microbiological safety approach for agarose encapsulated porcine islets intended for clinical trials. Xenotransplantation, 23 (6): 444–463.

Gollackner, B., Mueller, N.J., Houser, S., Qawi, I., Soizic, D., Knosalla, C., Buhler, L., Dor, F.J., Awwad, M., Sachs, D.H., Cooper, D.K., Robson, S.C., Fishman, J.A. 2003. Porcine cytomegalovirus and coagulopathy in pig-to-primate xenotransplantation. Transplantation, 75 (11): 1841–1847.

Gołąb, J., Basak, G.W. 2012. Immunologia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.

Günzburg, W.H., Salmons, B. 2000. Xenotransplantation: is the risk of viral infection as great as we thought? Molecular Medicine Today, 6 (5): 199–208.

Jura, J., Słomski, R., Gajda, B., Wieczorek, J., Lipiński, D., Kalak, R., Juzwa, W., Zeyland, J. 2006. Uzyskiwanie świń wykorzystywanych w ksenotransplantacji. Biotechnologia, 1 (72): 151–158.

Kuwaki, K., Tseng, Y.-L., Dor, F.J.M.F., Shimizu, A., Houser, S.L., Sanderson, T.M., Lancos, C.J., Prabharasuth, D.D., Cheng, J., Moran, K., Hisashi, Y., Mueller, N., Yamada, K., Greenstein, J.L., Hawley, R.J., Patience, C., Awwad, M., Fishman, J.A., Robson, S.C., Schuurman, H.J., Sachs, D.H., Cooper, D.K. 2005. Heart transplantation in baboons using α1,3-galactosyltransferase gene-knockout pigs as donors: initial experience. Nature Medicine, 11 (1): 29–31.

Morozov, V.A., Plotzki, E., Rotem, A., Barkai, U., Denner, J. 2016. Extended microbiological characterization of göttingen minipigs: porcine cytomegalovirus and other viruses. Xenotransplantation, 23 (6): 490–496.

Morozov, V.A, Heinrichs, G., Denner, J. 2017. Effective detection of porcine cytomegalovirus using non-invasively taken samples from piglets. Viruses, 9 (1): 1–14.

Onions, D., Cooper, D.K., Alexander, T.J., Brown, C., Claassen, E., Foweraker, J.E., Harris, D.L., Mahy, B.W., Minor, P.D., Osterhaus, A.D., Pastoret, P.P., Yamanouchi, K. 2000. An approach to the control of disease transmission in pig-to-human xenotransplantation. Xenotransplantation, 7 (2): 143–155.

Plotzki, E., Wolf-van Buerck, L., Knauf, Y., Becker, T., Maetz-Rensing, K., Schuster, M., Baehr, A., Klymiuk, N., Wolf, E., Seissler, J., Denner, J. 2015. Virus safety of islet cell transplantation from transgenic pigs to marmosets. Virus Research, 204: 95–102.

Plotzki, E., Keller, M., Ehlers, B., Denner, J. 2016. Immunological methods for the detection of porcine lymphotropic herpesviruses (PLHV). Journal of Virological Methods, 233: 72–77.

Rumbwere, D., Benhildah, N., Marshall, T.P., Ryan, R.P. 2016. Predictors of human immunodeficiency virus (HIV) infection in primary care: a systematic review protocol. Systematic Reviews, 5 (1): 158.

Santoni, F., Lindner, I., Caselli, E., Goltz, M., Di Luca, D., Ehlers, B. 2006. Molecular interactions between porcine and human gammaherpesviruses: implications for xenografts? Xenotransplantation, 13 (4): 308–317.

Saxena, R., Khan, F., Masood, M., Qureshi, Z., Rathore, M. 2016. Review on transplantation: a social medical need. Journal of Critical Reviews, 3 (2): 1–7.

Scobie, L., Takeuchi, Y. 2009. Porcine endogenous retrovirus and other viruses in xenotransplantation. Current Opinion in Organ Transplantation, 14: 175–179.

Smorąg, Z., Słomski, R., Jura, J., Lipiński, D., Skrzyszowska, M. 2011. Transgeniczne świnie jako dawcy tkanek i narządów do transplantacji U Ludzi. Przegląd hodowlany, 11:1–4.

Specke, V., Schuurman, H.J., Plesker, R., Coulibaly, C., Ozel, M., Langford, G., Kurth, R., Denner, J. 2002. Virus safety in xenotransplantation: first exploratory in vivo studies in small laboratory animals and non-human primates. Transplant Immunology, 9 (2–4): 281–288.

Wilson, C.A. 2008. Porcine endogenous retroviruses and xenotransplantation. Cellular and Molecular Life Sciences, 65 (21): 3399–3412.

Yang, L., Guell, M., Niu, D., George, H., Lesha, E., Grishin, D., Aach, J., Shrock E., Xu, W., Poci, J., Cortazio, R., Wilkinson, R.A., Fishman, J.A., Church, G. 2015. Genome-wide inactivation of porcine endogenous retroviruses (PERVs). Science, 350 (6264): 1101–1104.

Zeyland, J., Lipiński, D., Słomski, R. 2015. The current state of xenotransplantation.” Journal of Applied Genetics 56 (2): 211–218.

First Page

47

Last Page

54

Language

eng

Included in

Biology Commons

Share

COinS