Presentiamo un protocollo per l’utilizzo di un sistema di perfusione sanguigna normotermica ex vivo per la somministrazione di terapie a un intero allotrapianto cardiaco in un modello di trapianto di cuore eterotopico suino.
Il trapianto cardiaco è il trattamento gold standard per l’insufficienza cardiaca allo stadio terminale. Tuttavia, rimane limitato dal numero di cuori donatori disponibili e complicazioni come la disfunzione primaria dell’innesto e il rigetto dell’innesto. Il recente uso clinico di un dispositivo di perfusione ex vivo nel trapianto cardiaco introduce un’opportunità unica per il trattamento di alloinnesti cardiaci con interventi terapeutici per migliorare la funzione ed evitare risposte deleterie del ricevente. Stabilire un modello traslazionale di grandi animali per la somministrazione terapeutica all’intero allotrapianto è essenziale per testare nuovi approcci terapeutici nel trapianto cardiaco. Il modello di trapianto di cuore sucino ed eterotopico in posizione intraaddominale funge da modello eccellente per valutare gli effetti di nuovi interventi e l’immunopatologia del rigetto del trapianto. Questo modello offre inoltre una sopravvivenza a lungo termine per il maiale, dato che l’innesto non è necessario per mantenere la circolazione del ricevente. Lo scopo di questo protocollo è quello di fornire un approccio riproducibile e robusto per ottenere la consegna ex vivo di un allotrapianto terapeutico all’intero allotrapianto cardiaco prima del trapianto e fornire dettagli tecnici per eseguire un trapianto eterotopico di sopravvivenza del cuore perfuso ex vivo .
L’insufficienza cardiaca è una condizione che colpisce circa 6 milioni di adulti negli Stati Uniti e si prevede che aumenterà a 8 milioni di adulti entro l’anno 20301. Il trapianto cardiaco è il trattamento gold standard per l’insufficienza cardiaca allo stadio terminale. Tuttavia, non è privo di limiti e complicazioni. Rimane limitato dal numero di cuori donatori disponibili, dalla disfunzione primaria dell’innesto, dal rigetto del cuore e dagli effetti collaterali dell’immunosoppressione a lungo termine2. Queste limitazioni sono particolarmente importanti nei giovani riceventi che possono sperimentare il fallimento dell’allotrapianto e richiedono un successivo ripropianto per raggiungere la normale aspettativa di vita.
Un intervento ideale per superare queste limitazioni tratterebbe interi alloinnesti cardiaci con terapie prima dell’impianto nel ricevente che possono migliorare la vitalità dell’alloinnesto e conferire “cardioprotezione”. Tali interventi sarebbero somministrati in modo profilattico per ridurre al minimo l’incidenza di insulti ischemici, rigetto dell’allotrapianto, vasculopatia dell’allotrapianto cardiaco e persino riparare alloinnesti marginali. Gli studi traslazionali per lo sviluppo di questi tipi di interventi richiedono un modello animale di trapianto cardiaco di grandi dimensioni per consentire la sorveglianza a lungo termine dell’innesto cardiaco. Il modello di trapianto di cuore sucino ed eterotopico in posizione intraaddominale si è dimostrato ideale per questo scopo. Il trapianto di cuore in questa posizione consente di testare gli effetti di nuove terapie e valutare l’immunopatologia del rigetto del trapianto. Inoltre, il modello eterotopico è vantaggioso rispetto al modello ortotopico a causa della migliore sopravvivenza globale del ricevente, nessun requisito per il bypass cardiopolmonare e nessun requisito dell’innesto per mantenere la circolazione del ricevente3.
L’erogazione efficace di interventi terapeutici al cuore, come la terapia genica, cellulare o immuno-terapeutica, è una barriera significativa all’applicazione clinica 4,5. La tecnologia introdotta dai dispositivi di perfusione ex vivo consente di perfusare continuamente gli innesti, mantenendoli in uno stato non funzionante ma metabolicamente attivo 6,7,8,9. Ciò offre un’opportunità unica per trattare un intero cuore con terapie avanzate riducendo al minimo i potenziali effetti collaterali del parto sistemico 10,11,12,13. Un altro vantaggio dell’utilizzo di dispositivi di perfusione ex vivo per la somministrazione terapeutica è che consentono la somministrazione di farmaci alla circolazione coronarica per periodi prolungati che non sono fattibili utilizzando i tradizionali metodi di conservazione statica a freddo. Ciò consente una consegna più globale delle terapie all’innesto14. Utilizzando il protocollo qui presentato, abbiamo consegnato con successo il gene della lucciola luciferasi a un intero innesto cardiaco suino utilizzando vettori adenovirali15. Lo scopo di questo protocollo è quello di fornire un approccio riproducibile e robusto per ottenere la consegna di un impianto terapeutico all’intero allotrapianto cardiaco prima del trapianto.
La somministrazione di terapie durante la perfusione ex vivo nel trapianto cardiaco offre una strategia per modificare l’allotrapianto e potenzialmente migliorare i risultati del trapianto. Il protocollo qui presentato incorpora lo stoccaggio di perfusione sanguigna normotermica ex vivo all’avanguardia e offre un potenziale promettente per testare la consegna isolata di cellule, geni o immunoterapie all’allotrapianto 11,12,13.<sup cla…
The authors have nothing to disclose.
Vorremmo ringraziare Duke Large Animal Surgical Core e Duke Perfusion Services per la loro assistenza durante queste procedure. Vorremmo anche ringraziare Paul Lezberg e TransMedics, Inc. per il supporto.
0 Looped Maxon suture | Covidien | GMM-341L | Used to close fascia of the laparotomy incision |
0 Silk ties | Medtronic, Inc | S346 | |
18 G Angiocath | BD | 381144 | Used to de-air the left ventricle of the donor heart after implantation |
20 Fr LV vent | Medtronic, Inc | 12002 | |
2-0 Silk sutures | Ethicon, Inc. | SA11G | |
2-0 Silk ties | Ethicon, Inc. | SA65H | |
2-0 Vicryl suture | Ethicon, Inc. | J259H | |
24 Fr venous cannula | Medtronic, Inc | 68124 | |
3-0 Prolene sutures | Ethicon, Inc. | 8522 | |
4-0 Monocryl suture | Ethicon, Inc. | Y469G | |
4-0 Prolene sutures | Ethicon, Inc. | 8521 | |
Animal hair cutting clipper | Wahl | 8786-452 | |
Aortic clamp | V. Mueller | CH6201 | |
Army Navy retractor | V. Mueller | SU3660 | |
ATF 40, Cell saver disposable set | Fresenius Kabi | 9108494 | Cell saver device insert |
Balfour retractor | V. Mueller | SU3042 | Used as an abdominal wall retractor |
C.A.T.S cell saver | Fresenius Kabi | ES0019 | Cell saver device used to wash donor blood |
Cardiac defibrillator | Zoll | M Series | Cardiac defibrillator |
Castro needle holder | V. Mueller | CH8589 | |
CG4 iStat cartridges | Abbott | 03P85-25 | POC testing |
CG8 iStat cartridges | Abbott | 03P88-25 | POC testing |
DeBakey forceps | V. Mueller | CH5902 | |
Electrocautery disposable pencil | Covidien | E2450H | |
Gerald forceps | V. Mueller | NL1451 | |
Hemotherm 400CE Dual Reservoir Cooler/Heater | Cincinnati Sub-Zero | 86022 | Heater cooler used to regulate perfusion temperature on the ex vivo perfusion device |
iSTAT 1 | Abbott | 04P75-03 | POC testing device |
Kocher clamp | V. Mueller | SU2790 | |
Large clip applier | Sklar | 50-4300 | |
Large clips | Teleflex | 4200 | |
Large soft pledgets | Covidien | 8886867901 | |
Medium clip applier | Sklar | 50-4335 | |
Medium clips | Teleflex | 2200 | |
Metzenbaum scissor | V. Mueller | CH2006-001 | |
No. 10 scalpel blade | Swann-Mortan | 301 | Used for skin incision |
No. 11 scalpel blade | Kiato Plus | 18111 | Used for vascular incision |
OCS device with base | TransMedics, Inc. | Ex vivo perfusion device | |
OCS disposable | TransMedics, Inc. | Ex vivo perfusion device insert with perfusion kits | |
Pacing cable | Remington Medical | FL-601-97 | |
Pediatric cardioplegia catheter (4Fr) | Medtronic, Inc | 10218 | Used to deliver cardioplegia to the donor aortic root |
Pediatric Foley catheter | Teleflex | RSH170003080 | Placed pre-op to decompress the recipient's bladder |
Potts scissors | V. Mueller | CH13038 | |
Pressure bag x2 (1,000 mL) | Novaplus | V4010H | Used to deliver cardioplegia at a set pressure |
Satinsky clamp | V. Mueller | CH7305 | Vascular clamp used for creating anastomoses between donor heart and recipient vessels |
Scissors | Felco | FELCO 200A-50 | Used to perform sternotomy |
Small hard pledgets | Covidien | 8886867701 | |
Sternal retractor | V. Mueller | CH6950-007 | |
Temporary cardiac pacing wires | Ethicon, Inc. | TPW32 | |
Temporary dual chamber pacemaker | Medtronic, Inc | 5388 | Cardiac pacing device |
Tourniquet kit | Medtronic, Inc | 79005 | Rummel tourniquets |
Umbilical tape | Covidien | 8886861903 | |
Vessel loops | Covidien | 31145686 |