2015至2024年间，美国在已故捐赠者肾脏分配方面采用虚拟交叉配型技术的范式转变

《Human Gene》：The paradigm shift of virtual crossmatch for deceased donor kidney allocation in the United States, 2015 – 2024

　　托马斯·G·多兰 | 凯莉·M·K·希奇曼 | 约翰·G·伦兹 | 杰拉尔德·P·莫里斯
美国弗吉尼亚州里士满器官共享联合网络

**摘要**
虚拟交叉配型（VXM）分析是一种基于患者抗HLA抗体检测和供体HLA基因分型的专业免疫兼容性评估方法，在器官移植中具有不可估量的价值。尽管VXM的实用性已经得到明确证实，但在将传统的细胞交叉配型（CXM）测试转变为独立的移植前免疫兼容性评估方法方面仍存在不确定性。本文通过分析分配和移植结果数据，来探讨美国在 deceased donor 肾脏移植中VXM使用模式的变化情况。

**方法**
我们研究了2015年至2024年间美国实施的139,288例 deceased donor 肾脏移植的器官采购与移植网络数据。分析内容涵盖了前瞻性CXM的检测结果、受者致敏情况以及90天移植存活率。

**结果**
2024年，未进行前瞻性CXM的 deceased donor 肾脏移植比例从2015年的7.47%上升至47.16%，其中23.96%的肾脏来自高度致敏患者（cPRA > 99.9%）。未经前瞻性CXM检测的肾脏移植在90天内的存活率与依赖CXM检测的移植结果相当。

**结论**
尽管VXM的具体实施方法存在差异，但在缺乏传统CXM的情况下，VXM作为一种器官移植方法的应用正在日益增多，其安全性与传统CXM检测相当。

**1. 引言**
通过交叉配型评估器官供体和受体之间的免疫兼容性是移植领域的一个公认重要概念。自近60年前首次研究证明细胞交叉配型（CXM）能够检测到受者血清中的预先形成的供体特异性抗HLA抗体（DSA）以来，其临床意义已显而易见——移植时存在DSA与超急性和/或抗体介导的排斥反应风险显著相关[1][2][3]。21世纪初，固相单抗原多重珠子（SAB）免疫测定技术的发展使得抗HLA抗体的高灵敏度检测和抗原特异性鉴定成为可能[4][5]。这种确定患者体内抗HLA抗体针对的具体HLA分子的能力使得虚拟交叉配型（VXM）分析成为可能，旨在避免使用那些患者免疫上不兼容的供体[6][7][8][9][10][11][12]。VXM分析作为评估实体器官移植免疫兼容性的重要工具已得到广泛应用，并被普遍接受为辅助解释CXM结果、解决结果不明确性的手段，对提高器官分配效率、促进跨地区器官共享具有重要作用[13][14][15][16]。然而，关于VXM是否能完全替代CXM仍存在争议。多项研究表明，SAB检测在检测DSA方面比传统CXM更具分析敏感性和特异性[12][17][18][19][20][21][22]。但SAB检测存在假阴性和假阳性反应以及抗体量定量不精确的局限性，这为VXM分析带来了不确定性[23][24][25][26][27][28][29][30]。此外，供体HLA基因分型也存在不足之处[11][31][32][33]，尤其是HLA-DQA1、-DPB1和-DPA1的强制分型直到最近才开始实施。虽然HLA基因型多样性包含超过20,000种蛋白质编码变异，但实际上只需确定不超过150种国际卫生组织认可的主要血清学特异性即可[34]。尽管这种分型足以预测大多数情况下的抗HLA抗体反应性，但估计有5-20%的潜在移植配对存在难以通过现有HLA分型预测的DSA[35][36][37]。VXM分析方法的多样性进一步加剧了这些挑战，不同实验室和移植项目在识别不可接受的免疫屏障抗HLA抗体以及临床风险阈值方面存在差异[38][39]。越来越多的证据支持VXM的有效性和实用性，这促使《临床实验室改进修正案》（CLIA）于2024年12月生效，允许“替代免疫评估”（即VXM分析）替代CXM用于评估移植前的免疫兼容性（CLIA §493.1236）。然而，许多支持VXM的数据来自少数在无CXM情况下基于VXM进行分析的移植项目，这种报告偏差可能因不同移植项目之间的风险阈值差异及患者选择（如基于VXM单独排除高风险患者）而加剧。这些担忧引发了关于在不进行前瞻性CXM的情况下，VXM评估移植前兼容性的安全性和有效性的合理讨论。我们假设通过分析器官采购与移植网络（OPTN）提供的 deceased donor 肾脏移植数据，可以客观了解VXM在美国的应用情况，并揭示其在安全移植患者方面的局限性。

**2. 方法**
2.1 **研究人群**
本研究涵盖了2015年1月1日至2024年12月31日期间在美国实施的所有仅使用 deceased donor 肾脏的移植病例，这些移植均使用了经过验证的受者组织相容性表格。分析范围覆盖了2015年1月1日至2024年9月30日期间的所有移植病例，以确保有足够的随访时间。数据来自OPTN，该机构收集了美国所有供体、候补者和移植受者的相关信息。美国卫生与公共服务部下属的卫生资源和服务管理局负责监督OPTN的工作。移植数据通过移植受者表格和受者组织相容性表格上报，随访数据则通过移植受者随访表格上报。
2.2 **统计方法**
基于分类变量的比例采用卡方检验（并进行Bonferroni校正以控制多重检验误差）进行分析；不同年代和cPRA组之间的效应比较采用分层卡方检验（同样进行Bonferroni校正）。修正后的P值<0.05被认为是统计学上显著的。前瞻性虚拟交叉配型使用趋势通过多项逻辑回归进行分析；移植存活率采用Kaplan Meier估计器进行统计。

**3. 结果**
3.1 **VXM在 deceased donor 肾脏分配中的使用增加**
尽管VXM在实体器官移植的免疫兼容性评估中显示出临床效用，但其应用于器官接受的情况却一直较为复杂。鉴于组织相容性检测的持续改进、VXM实用性和有效性的越来越多的证据，以及器官分配和组织相容性评估政策的最新变化，我们研究了过去10年VXM在 deceased donor 肾脏接受中的应用变化。我们定义“基于VXM的接受”为无需进行移植前CXM检测的移植。在研究期间，超过99.9%的移植病例都记录了是否进行了实际CXM检测（补充表S1），94.84%的交叉配型检测记录了移植前的检测时间（补充表S2）。过去10年中，未经前瞻性CXM检测的 deceased donor 肾脏移植数量和比例显著增加（P<0.0001）。近年来，未进行前瞻性CXM检测的移植比例更高（见表1）。

**表1. 不同年份进行移植前CXM检测的 deceased donor 肾脏移植数量及比例**
| 年份 | 进行移植前CXM的移植数量 | 未进行移植前CXM的移植数量 | 合计 |
|------|---------------|----------------|---------|
| 2015 | 9,705 | 8,793 | 18,593 (90.60%) |
| 2016 | 10,778 | 9,432 | 20,210 (87.51%) |
| 2017 | 11,333 | 9,459 | 20,792 (83.46%) |
| 2018 | 12,196 | 9,744 | 20,744 (79.90%) |
| 2019 | 13,662 | 10,127 | 20,575 (74.13%) |
| 2020 | 14,702 | 10,480 | 21,159 (69.10%) |
| 2021 | 15,478 | 10,480 | 22,358 (67.71%) |
| 2022 | 16,539 | 10,211 | 21,996 (61.74%) |
| 2023 | 17,520 | 9,511 | 20,488 (68.96%) |
| 2024 | 17,575 | 8,297 | 9,903 (56.30%) |
| 合计 | 139,489 | 96,213 | 36,624 (68.96%) |

**表2. 根据移植前CXM状态划分的 deceased donor 肾脏移植90天存活率**
数据来自OPTN，涵盖了2015年1月1日至2024年9月30日期间在美国实施的所有仅使用 deceased donor 肾脏的移植病例。

值得注意的是，这一时间范围涵盖了2014年KAS分配政策的实施阶段，以及2021年3月实施250海里半径分配政策之前的年份。比较仅基于VXM的移植比例变化，我们未发现分配政策的变化与VXM使用率的快速增长有关（2016年+27.10%，2017年+23.42%，2018年+28.77%，2019年+29.13%，2020年+23.07%，2021年+11.66%，2022年+18.00%，2023年+21.63%，2024年+17.98%）。

3.2 **高度致敏患者中仅使用VXM的接受情况**
从依赖CXM检测转向使用VXM的趋势有大量数据支持VXM预测CXM结果的准确性。然而，也需认识到在某些情况下（如存在多个低水平DSA、针对广泛表达的HLA表位的低水平DSA或特定等位基因的抗HLA抗体时），VXM的预测能力可能有限。为此，我们比较了不同致敏状态患者中仅使用VXM的移植比例（见图2和补充表S3）。总体而言，仅基于VXM的移植在cPRA较高的患者中显著减少（P<0.0001）。当cPRA>80%时，仅基于VXM的移植使用率明显下降（2024年：0% cPRA vs 80–97% OR=1.07 P<0.0001；0% cPRA vs 98–99.4% OR=1.16 P<0.0001；0% cPRA vs 99.5–99.8% OR=1.16 P=0.0001；0% cPRA vs 99.9–100% OR=1.28 P=0.0001）。进一步分析发现，随着cPRA超过98%，仅基于VXM的移植使用率并未继续下降（2024年：98–99.4% cPRA vs 99.5–99.8% cPRA P=1；99.5–99.8% cPRA vs 99.9–100% cPRA P=1）。

**图2. 2015–2024年美国仅基于VXM的 deceased donor 肾脏移植情况（按患者cPRA分层）**
数据来自OPTN，涵盖了2015年1月1日至2024年12月31日期间在美国实施的所有仅使用 deceased donor 肾脏的移植病例。比例计算方法为未进行移植前CXM的移植数量除以已知移植前CXM状态的移植数量。

3.3 **物理交叉配型检测的持续使用**
尽管数据表明VXM在所有HLA致敏水平范围内都得到了广泛应用（见图2），但在cPRA>98%的患者中其使用率相对较低，这表明在高度致敏患者中，VXM作为独立评估工具的可靠性可能有限。我们通过检查是否进行了回顾性CXM检测来验证这一点（见补充表S2），以此作为VXM作为免疫兼容性独立判断标准可靠性的指标。在整个研究期间，仅使用VXM的移植比例有所下降，但大多数情况下仍进行了回顾性细胞交叉配型检测（见图3）。鉴于在最敏感的患者中单独使用VXM的情况有所减少（见图2），我们研究了回顾性细胞交叉配型（retrospective cellular crossmatch, CXM）的使用是否与患者的致敏状态有关（见图4和补充表S4）。结果表明，回顾性CXM的性能与受者的cPRA（Combined Prognostic Index for Renal Allograft Reaction）组显著相关（P < 0.0001，2015年和2017年除外）。请下载高分辨率图像（41KB）或全尺寸图像。

图3. 在仅使用VXM的已故捐献者肾脏移植病例中进行的回顾性CXM频率（这些病例缺乏前瞻性CXM）。数据来自OPTN（Organ Procurement and Transplantation Network），涵盖了2015年1月1日至2024年12月31日期间在美国进行的所有仅使用已故捐献者肾脏的移植手术，并附有经过验证的受体组织相容性表格。

图4. 在仅使用VXM的已故捐献者肾脏移植病例中进行的回顾性CXM频率（这些病例缺乏前瞻性CXM），并按受体cPRA分层。数据同样来自OPTN。

3.4. 仅使用VXM不会对已故捐献者肾脏移植的结果产生负面影响
基于VXM进行的已故捐献者肾脏移植数量不断增加，这引发了关于其是否会对临床结果产生可测量负面影响的问题。为了评估这一点，我们研究了根据是否进行了前瞻性CXM，90天内已故捐献者肾脏的移植移植物存活率（见表2和图5）。包括所有时代和患者组，仅基于VXM进行的移植移植物存活率与进行了前瞻性细胞交叉配型测试的移植几乎相同（P = 0.9）。请下载高分辨率图像（31KB）或全尺寸图像。

图5. 无论是否进行了前瞻性CXM，使用已故捐献者肾脏进行的移植移植物存活率。数据来自OPTN，涵盖了2015年1月1日至2024年9月30日期间在美国进行的所有仅使用已故捐献者肾脏的移植手术，并附有经过验证的受体组织相容性表格。数据组显示了根据受体组织相容性表格记录是否进行了前瞻性物理交叉配型测试。

4. 讨论
这里呈现的数据全面评估了过去10年美国在已故捐献者肾脏移植中VXM的使用情况，并表明VXM越来越多地被用作移植前的免疫相容性唯一评估方法（见图1）。这反映了该领域对VXM作为组织相容性评估工具的信心日益增强。重要的是，数据显示，仅基于VXM进行的肾脏移植与依赖CXM测试的移植具有相当的90天移植物存活率（见图5）。虽然90天移植物存活率是一个广泛但不完整的移植成功指标，但它确实能够反映超急性排斥和早期抗体介导的排斥反应，这些临床事件很可能是由于供体-受体免疫相容性评估错误或不完整所致。这表明，依赖VXM作为独立的免疫相容性评估方法可以既安全又有效。

关于仅基于VXM进行肾脏移植的潜在风险，已有研究指出，包括那些最难匹配、cPRA（Combined Prognostic Index for Renal Allograft Reaction）值较高的致敏患者在内的患者也可以成功接受VXM移植[6],[13],[14],[15],[41],[42]。然而，也有重要数据显示，高度致敏的患者更可能具有复杂的抗HLA（Human Leukocyte Antigen）抗体谱，包括等位基因特异性抗体和检测输出（MFI）值，这些值由于浓度效应或表位稀释而无法准确反映抗体浓度，从而增加了VXM分析的复杂性[28],[29],[30],[43]。数据表明，HLA致敏程度是决定是否在没有CXM测试的情况下依赖VXM分析的一个因素，因为cPRA > 98%的患者不太可能仅基于VXM进行移植（见图2）。尽管数据显示VXM确实在高度致敏患者的移植中得到了应用，但现有数据无法区分使用传统CXM测试与仅使用VXM的移植之间的风险调整后的结果，特别是在cPRA最高的类别中。

对于具有任何程度HLA致敏的患者，仍然持续进行回顾性CXM测试（见图3，尤其是图4），进一步证明了在致敏患者中单独依赖VXM的必要性。同样，这些数据表明，大部分患者，尤其是高度致敏的患者，仍进行传统的CXM测试。虽然现有数据不足以确定这是由于项目偏好还是生物学需求，在免疫学上复杂的情况下依然需要CXM测试来支持那些不能仅基于VXM进行移植的患者。继续使用CXM为实验室提供了一个重要的工具，可以在完整的细胞环境中检测DSA（Donor-Specific Antibody）效应，这对于评估不确定的SAB（Serum Antibody）结果尤为重要。

在过去10年中，即使在没有CXM的情况下，VXM的使用率也在不断增加，这可能是由于VXM在促进区域和国家层面对器官共享方面的实际优势。2014年实施的肾脏分配系统改革以及2021年将分配方式从基于捐赠者服务区域改为基于250海里半径的分配方式，极大地改变了各个项目进行器官评估的方式。随着来自更远距离的器官供应比例显著增加[40],[44]，许多项目往往无法获得用于CXM测试的捐赠者样本，不得不基于VXM进行移植或放弃该器官。这些数据并不一定表明VXM的广泛应用是由效率考虑驱动的。有可能是区域和国家层面的器官共享趋势推动了VXM的使用增加，而不是相反。无论如何，这些数据表明，基于VXM的方法对结果没有可测量的负面影响，安全与效率之间的平衡并非非此即彼的问题。

尽管这里的数据有力证明了VXM可以作为一种安全有效的肾脏移植方法，但仍有一些关键问题需要解答。首先，需要明确VXM作为独立免疫相容性评估方法的定义。VXM的执行和报告方式存在显著差异。最基本地说，VXM只是将受者的抗HLA抗体谱与捐赠者的HLA基因型进行对比，以识别潜在的DSA。VXM的解释高度依赖于特定移植项目的实践和风险阈值；对于某些项目来说，VXM用于预测CXM测试结果，而对于其他项目来说，VXM旨在识别任何可能有临床意义的DSA，即使这些DSA的水平并未达到引发阳性CXM测试的标准。这种区别并不一定影响这里结果的整体解读——即在没有CXM测试的情况下，VXM已被广泛使用，并且与较差的结果无关，即使是对于高度致敏的患者也是如此。然而，为了全面理解VXM的影响，需要更细致地分析用于VXM的数据、临床决策过程以及短期和长期结果。此外，需要在国家层面收集有关VXM使用的明确定义的数据，以持续评估其有效性和实用性，并为政策制定提供依据。尽管这里的数据无法区分不同项目如何执行或利用VXM分析，但总体来看，VXM分析在缺乏传统CXM测试的情况下已成为越来越常用的有效方法。

利益冲突声明
本文作者存在需要披露的利益冲突，具体内容如《Human Immunology》杂志所述。G.P.M.曾获得Thermo Fisher、Werfen和CareDx的研究支持。K.M.K.H.在Thermo Fisher和PIRCHE的演讲委员会任职。

数据可用性声明
OPTN的数据可应要求提供。如需访问这些数据集，请访问https://optn.transplant.hrsa.gov/data/view-data-reports/request-data/。

CRediT作者贡献声明
Thomas G. Dolan：撰写初稿、正式分析、数据整理、概念构思。
Kelley M.K. Hitchman：撰写初稿、正式分析。
John G. Lunz：撰写初稿、正式分析。
Gerald P. Morris：撰写初稿、项目管理、正式分析、概念构思。