![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Naoyuki Taniguchi: see Editors Profile |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Introduction | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| The increasing problem of a worldwide shortage of donor organs has led to a revival of interest in xenotransplantation. Xenograftings can be classified as either discordant or concordant, such as pig to human or monkey to human, respectively, based on the severity and pattern of the graft rejection. The pig represents an ideal animal for discordant xenografts for a variety of reasons, including anatomical, physiological and ethical considerations. Exposure of pig cells, tissues and organs to human blood, however, results in a so-called hyperacute rejection which is mediated by naturally occurring high-titer antibodies and complements in humans. The major xenoantigen responsible for this type of rejection is a single carbohydrate structure, the Trials designed to overcome hyperacute rejection by the expression of complement regulatory proteins, such as membrane cofactor protein (MCP; CD46), decay accelerating factor (DAF; CD55) and CD59 (MACIF, HRF20) on the graft has been shown to be quite effective.6 As the next step, trials, designed to overcome hyperacute rejection and acute vascular rejection, which is characterized by the presence of xenoreactive antibodies and the subsequent activation of graft endothelium, the activation of small amounts of complement, and incompatibility of the coagulation system, by modification of the glycosyltransferase(s) using gene technology are currently underway. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Strategies for Downregulating the |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
II-1. Knock Out (K.O.) (Fig. 1 shown by red) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
This strategy involves knocking out the |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fig.1 Various strategies, designed to downregulate the The |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Regarding with the K.O. of this gene, In terms of GT2 (Fig. 1 shown by brown) Sandrin et al reported, at the VI Congress of the International Xenotransplantation Association, that pig has two |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
II-2. Substrate Competition in Core Glycosylation (Fig. 1 shown by green) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
A variety of strategies, designed to downregulate the |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
II-3. Substrate Competition in Terminal Glycosylation (Fig. 1 shown by blue) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Another strategy for downregulating the |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
II-4. GP3ST (Fig. 1 shown by light blue) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
A novel sulfotransferase, glycoprotein-3-sulfotransferase (GP3ST) shows sulfotransferase activities toward oligosaccharides that contains nonreducing |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
II-5. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
The elimination of the |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
II-6. Endo- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
This enzyme was identified and purified from Clostridium perfringens culture media, has a strong activity for digesting |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
II-7. Others |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
A combined approach with glycosyltransferases, such as |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| H-D Antigen (Fig. 1 shown by yellow) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
The Hanganutziu-Deicher (H-D) antigen, which contains N-glycolylneuraminic acid (NeuGc) is widely distributed in mammalian species, except for humans. The expression of NeuGc is controlled by cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid (CMP-NeuAc) hydroxylase activity. The absence of NeuGc in human glycoconjugates is due to a partial deletion in the gene that encodes CMP-NeuAc hydroxylase.26,27 Therefore, this epitope has the potential to become one of the largest epitopes in the pig to human xenotransplantaion after |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Transgenic Pigs with Glycosyltransferases | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Regarding transgenic pig that produced a glycosyltransferase, four groups have reported on a transgenic pig able to produce human |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fig.2 Transgenic pigs with GnT-III We have been successful in generating several lines of transgenic pigs that contain the human GnT-III gene. The overexpression of the GnT-III gene in pigs reduced their antigenicity to human natural antibodies, especially the |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Prospects | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
The immunological barriers in the xenotransplantation field are becoming more well defined and promising strategies for addressing these are currently under development. At the present time, none of these approaches except for the knockout completely eliminates the expression of |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Sep. 19, 2002 / Copyright (c) Glycoforum, All Rights Reserved. |
|
|