心臓同種移植への治療薬の送達のためのブタヘテロトピック心臓移植プロトコル
Summary
我々は、ブタ異所性心臓移植モデルにおける心臓同種移植片全体への治療薬の送達のために、正常温熱 エクスビボ 正気灌流システムを利用するためのプロトコルを提示する。
Abstract
心臓移植は、末期心不全のゴールドスタンダード治療です。しかしながら、利用可能なドナー心臓の数および一次移植片機能障害および移植片拒絶などの合併症によって制限されたままである。心臓移植におけるex vivo灌流装置の最近の臨床的使用は、機能を改善し、有害なレシピエント応答を回避するために、治療介入で心臓同種移植片を治療するためのユニークな機会を導入する。同種移植片全体への治療送達のための翻訳型大型動物モデルを確立することは、心臓移植における新規治療アプローチを試験するために不可欠である。腹腔内位置におけるブタ、異所性心臓移植モデルは、新規介入の効果および移植片拒絶の免疫病理学を評価するための優れたモデルとして役立つ。このモデルはさらに、移植片がレシピエントの循環を維持するために必要ではないことを考えると、ブタの長期生存を提供する。このプロトコールの目的は、移植前に心臓同種移植片全体への治療のエキソビボ送達を達成するための再現可能で堅牢なアプローチを提供し、エキソビボ灌流心臓の生存ヘテロトピック移植を行うための技術的詳細を提供することである。
Introduction
心不全は、米国で推定600万人の成人に影響を与える状態であり、2030年までに800万人の成人に増加すると予測されています1。心臓移植は、末期心不全のゴールドスタンダード治療です。しかし、それはその限界と複雑さがないわけではありません。利用可能なドナー心臓の数、一次移植片機能障害、心臓の拒絶反応、および長期免疫抑制の副作用によって制限されたままである2。これらの制限は、同種移植不全を経験する可能性があり、正常な平均余命を達成するためにその後の再移植を必要とする若いレシピエントにおいて特に重要である。
これらの制限を克服するための理想的な介入は、同種移植片の生存率を改善し、「心臓保護」を与えることができるレシピエントへの移植前に治療薬で心臓同種移植片全体を治療することである。このような介入は、虚血性侮辱、同種移植片拒絶、心臓同種移植血管障害の発生率を最小限に抑え、さらには辺縁同種移植片を修復するために予防的に与えられるであろう。これらのタイプの介入を開発するためのトランスレーショナル研究は、心臓移植片の長期サーベイランスを可能にするために、心臓移植の大型動物モデルを必要とする。腹腔内位置におけるブタ、ヘテロトピック心臓移植モデルは、この目的に理想的であることが証明されている。この位置での心臓移植は、新規療法の効果をテストし、移植片拒絶反応の免疫病理を評価することを可能にする。さらに、ヘテロトピックモデルは、レシピエントのより良い全生存期間、心肺バイパスの要件、およびレシピエントの循環を維持するための移植片の要件がないため、同所性モデルよりも有利である3。
遺伝子、細胞、または免疫療法などの心臓への治療的介入の効果的な送達は、臨床応用に対する重大な障壁である4,5。ex vivo灌流装置によって導入された技術は、移植片を継続的に灌流させ、非機能的ではあるが代謝的に活性な状態に維持することを可能にする6,7,8,9。これは、全身送達の潜在的な副作用を最小限に抑えながら、高度な治療薬で心臓全体を治療するためのユニークな機会を提供します10,11,12,13。治療送達のためにエキソビボ灌流デバイスを利用することの別の利点は、従来の寒冷静的保存法を使用して実現不可能な長期間にわたる冠状動脈循環への薬物の投与を可能にすることである。これにより、移植片14への治療薬のよりグローバルな送達が可能になる。ここで提示したプロトコールを用いて、我々は、アデノウイルスベクター15を用いてブタ心臓移植片全体にホタルルシフェラーゼ遺伝子を送達することに成功した。このプロトコールの目的は、移植前に心臓同種移植片全体への治療の送達を達成するための再現可能で堅牢なアプローチを提供することである。
Protocol
Representative Results
Discussion
心臓移植におけるエクスビボ灌流中の治療薬の送達は、同種移植片を修正し、移植転帰を潜在的に改善する戦略を提供する。ここで提示されるプロトコールは、最先端の正常温熱エキソビボ正気灌流保存を組み込み、同種移植片への細胞、遺伝子、または免疫療法の単離送達を試験する有望な可能性を提供する11、12、13。<sup c…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
デューク・ラージ・アニマル・サージカル・コアとデューク・パーフュージョン・サーフュージョン・サービシズには、これらの処置中の支援に感謝します。また、Paul LezbergとTransMedics, Inc.のサポートにも感謝します。
Materials
| 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 |
References
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