En modifisert Heterotop Svine Hind Limb Transplant Modell for Translasjonell vaskualisert Composite Allotransplantation (VCA) Forskning

Summary

Vaskualisert Composite Allotransplantations (VCA) har blitt en klinisk virkelighet. Imidlertid er bred klinisk anvendelse av VCA begrenset av kronisk multi-drug immunsuppresjon. Forfatterne presenterer en pålitelig og reproduserbar store dyremodell for å oversette romanen immunmodulerende strategier som kan redusere eller potensielt eliminere behovet for immunsuppresjon i VCA.

Abstract

Vaskualisert Composite Allotransplantation (VCA) som hånd-og ansiktstransplantasjoner representerer et levedyktig alternativ behandling for komplekse muskel-skjelett traumer og ødeleggende vev tap. Til tross for gunstige og svært oppmuntrende tidlig og middels funksjonelle utfall, avvisning av den svært immunogenic hud komponent i en VCA og potensielle negative effektene av kronisk multi-drug immunsuppresjon fortsette å hemme utbredt klinisk anvendelse av VCA. Derfor må forskning på dette nye felt for å fokusere på translasjons studier relatert til unike immunologiske egenskaper av VCA og for å utvikle nye immunmodulerende strategier for immunomodulering og toleranseinduksjon følgende VCA uten behov for langvarig immunsuppresjon.

Denne artikkelen beskriver en pålitelig og reproduserbar translatorisk store dyremodell av VCA som består av en osteomyocutaneous klaff i et MHC-definert svin heterotop hind lem allotransplantation. Briefly, er et godt vascularized hud padle identifisert i anteromedial lår regionen ved hjelp av nær infrarød laser angiografi. De underliggende muskler, kneleddet, distal femur, og proksimale tibia er høstet på en femoral vaskulær pedicle. Dette allograft kan betraktes som både en VCA og en vaskularisert benmargstransplantasjon med sine unike immun privilegerte funksjoner. Transplantatet blir transplantert til en subkutan lomme i abdominal mottakeren dyr med en hud komponent exteriorized til dorsolateral region for immunovervåkning.

Tre kirurgiske team jobber samtidig i en godt koordinert måte å redusere anestesi og iskemi ganger, og dermed forbedre effektiviteten av denne modellen og redusere potensielle confounders i eksperimentelle protokoller. Denne modellen fungerer som grunnlaget for fremtidige terapeutiske strategier som tar sikte på å redusere og potensielt eliminere behovet for kroniske multi-drug immunsuppresjon i VCA.

Introduction

Vaskualisert Composite Allotransplantation (VCA) som hånd-og ansiktstransplantasjoner er nå en klinisk virkelighet med mange hender og ansikt transplantasjoner utføres på verdensbasis ^12. Til tross for det faktum at tidlig og mellomliggende resultater er gunstig og meget oppmuntrende ^2, fortsetter behovet for kronisk multidrug immunsuppresjon for å begrense dens utbredt klinisk anvendelse. Fremskritt i murine modeller av VCA inkludert super-mikro anastomoser og nonsuture cuff teknikker ^{13, 3} har banet vei for en bedre forståelse av alloimmun responser i VCA. Myriader av immunmodulerende protokoller har blitt foreslått for kliniske applikasjoner basert på vår bedre forståelse av immunmekanismer i VCA men de må vurderes fortløpende i et stort dyr modell som ville være rimelig forutsigbare for deres prestasjoner hos mennesker ^7. Basert på fysiologiske og immunologiske likheter mellom mennesker og svin organsystemer <sup> 6, kan svine VCA modeller anses som pålitelige og kostnadseffektive alternativer til hjørnetann ⁹ og ikke-menneskelige primater modeller ^en.

Denne artikkelen gir en detaljert oversikt over metodene som er brukt i vår MHC-definert svine heterotop hind lem transplantasjon modell, som fungerer som grunnlag for våre nåværende og fremtidige immunmodulerende strategier som tar sikte på å indusere immuntoleranse til VCA og dermed utvide sitt klinisk anvendelse. Vi bruker godt karakterisert innavlede griser avlet for å homozygosity på svine leukocyttantigen locus spesielt for deres bruk i transplantasjon relatert forskning ^11. Vi heve en vaskularisert osteomyocutaneous klaff basert på femoral fartøy. Klaffen inneholder intakt vaskularisert benmarg i distal femur og proksimale tibia. Den anteromedial lår hud er også inkludert i transplantatet, og er exteriorized til dorsolateral aspekt av mottakeren dyret for immunovervåkning av de mest immunogene komponenten of VCA. Dorsolaterale posisjonering muliggjør klinisk undersøkelse i stående og sittende stilling og holder allograft huden relativt ren også.

Ustener et al. Introduserte en av de første store dyr translasjonsforskning modeller i VCA ved transplantere radial forbena osteomyocutaneous flaps i utav gården griser ^15. Gruppen utnyttes denne modellen for å demonstrere for første gang at akutt avvisning i VCA som omfattet den svært immunogene skin-komponenten kan være forsinket og behandlet med en klinisk relevant strategi uten vesentlige stoff-spesifikke komplikasjoner og sideeffekter. De gunstige resultatene oppnådd i denne studien senere bygget en grunnleggende trinn i utformingen av legemiddelregimer menneskelig rekonstruktiv transplantasjon. Selv om disse tidlig gris VCA modellene var godt egnet for å utvikle protokoller for å forhindre avstøtning av hud, muskler, bein, nerver og fartøy de manglet spesialiserte strukturer som ledd cartilage og synovial membraner i leddene. Påfølgende innsats ble fokusert på å inkludere den mediale siffer av dyret, som nødvendiggjorde full lengde cast plassering for å hindre pode dislodgement ^14. Selv om det er egnet for å undersøke avvisning av alle større deler av lem transplantasjon, er en av de største begrensninger i denne modellen var etter transplantasjon ambulerende vanskeligheter på grunn av fell plassering. Dermed heterotopiske svine lem allotransplantation modeller, som består av tibia, fibula, kneleddet, distal femur, omkringliggende muskler, og en hud padle, ble opprettet for å først og fremst studere immunologiske aspekter av VCA samtidig som dyret til fritt ambulate postoperativt med minimal morbidit ⁸ .

Utviklingen av godt karakterisert SLA-definerte innavlede griser gjennom banebrytende arbeidet til Dr. David H. Sachs førte til en ny æra av translasjonell VCA forskning. Utnytte en heterotop hind lem transplantasjon modell i en mindre antigen mismatch innstilling, Mathes et al. ¹⁰ demonstrerte ubestemt overlevelse av muskel-komponenter med en kort kur med ciklosporin behandling. Huden komponent overlevelse, ble imidlertid bare forlenget sammenlignet med ingen behandling kontroller. Tapet av huden komponenten av transplantatet ble tilskrevet en isolert og meget sterk immunrespons, særlig til overhuden. Tilsvarende bruker fullt umake griser med T-celle uttømming, en kort kur med ciklosporin og cytokin mobilisert giver perifere mononukleære blodceller indusert toleranse bare til muskel-komponenter og huden komponenten ble fortsatt avvist ^fem. Dette fenomenet, som kalles "delt toleranse", brakt et paradigmeskifte i VCA forskning med et større fokus på den høyst immunogenic hud komponent, som er en integrert del av de fleste rekonstruktiv transplantasjoner utført til dags dato.

I denne modifiserte modellen, vi utnytte ende-til-ende-anastomose etter ligating mottakeren lårarterie og rotere det cephalic (Figur 1). Dette reduserer ikke bare iskemi tid ved å tillate bruken av en konvensjonell koblingsinnretning, men også reduserer sjansene for anastomotisk svikt. Vi har ikke observert noen iskemiske hendelser følgende ligation av lårarterie i våre mottakere som indikerer at sikkerhetsstillelse sirkulasjon var tilstrekkelig til å gi vaskularitet til den opprinnelige beinet. I tillegg, i denne modifiserte fremgangsmåte, er externalized huden komponent mobilisert basert på de underliggende perforator fartøyer og er plassert i sideretningen (fig. 1) i motsetning til en ventral lyske posisjon i den tradisjonelle modellen ^10.. Dette gir enkel visualisering av transplantatet for immunovervåking i stående eller sittende stilling av dyret.

Derfor, er en pålitelig og reproduserbar store dyremodell nødvendig for å undersøke toleranseinduksjon strategier mot huden komponenten av VCA og for å utvikle nye noninvasive immunovervåkings strategier for bedre prediksjon av graft overlevelse.

Protocol

I denne videoen publikasjonen, ble alle prosedyrer dyr utført i samsvar med et dyr protokoll godkjent av Johns Hopkins University Institutional Animal Care og bruk Committee (IACUC). En. Preoperativ planlegging Vi benytter MHC-definert MGH innavlet miniatyr svin (15-20 kg) i våre translasjonsforskning studier for lem allotransplantation hvor en mannlig donor gir lemmer for to kvinnelige mottakere (figur 1). Før kirurgi, giver-og mottaker dyr gjennomgå grundig …

Representative Results

Tjuefire SLA-definerte svin heterotop hind lem transplantasjoner ble utført ved hjelp av vår endret teknikken med en gjennomsnittlig iskemi tid på 78 min (Range: 62-94 min). Graft innfelt og dorsolaterale hud padle posisjonering ble oppnådd uten problemer i alle dyr. Nær infrarød laser angiografi viste utmerket pode perfusjon i alle mottakerne. De første tolv venøse anastomoser ble utført ved bruk av konvensjonelle suture teknikker mens de siste tolv venøse anastomoser ble utført ved hjelp av en vaskulær kob…

Discussion

Historisk sett, inkludert den heterotopiske hind lem transplantasjon protokollen exteriorization av en hud padle til ventral bukveggen og fartøyene ble anastomoseres i en ende-til-side måte (Hettiarachty 2004). Imidlertid, i den modifiserte fremgangsmåte, en invertert klaff insetting og ende-mot-ende anastomose bringe huden paddle mer sideveis og dermed letter immunovervåking i en stående posisjon av dyret. Identifiseringen av Sural arterie og sonene maksimalt perfusjon ved hjelp av nær-infrarød laser angiografi …

Materials

Name of the Reagent	Company	Catalogue Number	Comments (optional)
			REAGENTS
HTK	Custodial	N/A
			EQUIPMENT
Electric Pen Drive	Synthes, Westchester PA	05.001.011	Reciprocating saw
Vascular Coupling device	Synovis, Newtown PA	21003B