Terapötiklerin Kardiyak Allogrefte Verilmesi için Domuz Heterotopik Kalp Transplantasyonu Protokolü
Summary
Domuz heterotopik kalp nakli modelinde terapötiklerin tüm kardiyak allogreftlere verilmesi için normotermik ex vivo sanguinöz perfüzyon sisteminin kullanılması için bir protokol sunuyoruz.
Abstract
Kardiyak transplantasyon, son dönem kalp yetmezliği için altın standart tedavidir. Bununla birlikte, mevcut donör kalplerin sayısı ve primer greft disfonksiyonu ve greft reddi gibi komplikasyonlar ile sınırlı kalmaktadır. Kardiyak transplantasyonda ex vivo perfüzyon cihazının son klinik kullanımı, fonksiyonu iyileştirmek ve zararlı alıcı yanıtlarından kaçınmak için terapötik müdahalelerle kardiyak allogreftlerin tedavisi için eşsiz bir fırsat sunmaktadır. Tüm allogreftin terapötik olarak verilmesi için translasyonel, büyük hayvan modeli oluşturmak, kardiyak transplantasyonda yeni terapötik yaklaşımların test edilmesi için gereklidir. İntraabdominal pozisyondaki domuzlu, heterotopik kalp transplantasyonu modeli, yeni girişimlerin etkilerini ve greft reddinin immünopatolojisini değerlendirmek için mükemmel bir model olarak hizmet vermektedir. Bu model ayrıca, alıcının dolaşımını korumak için greftin gerekli olmadığı göz önüne alındığında, domuz için uzun süreli hayatta kalma sunar. Bu protokolün amacı, transplantasyondan önce tüm kardiyak allogreftlere bir terapötiğin ex vivo olarak verilmesini sağlamak için tekrarlanabilir ve sağlam bir yaklaşım sağlamak ve ex vivo perfüze edilmiş kalbin sağkalım heterotopik transplantasyonunu gerçekleştirmek için teknik detaylar sağlamaktır.
Introduction
Kalp yetmezliği, Amerika Birleşik Devletleri’nde tahmini 6 milyon yetişkini etkileyen ve 2030 yılına kadar 8 milyon yetişkine yükseleceği tahmin edilen bir durumdur1. Kardiyak transplantasyon, son dönem kalp yetmezliği için altın standart tedavidir. Bununla birlikte, sınırlamaları ve komplikasyonları olmadan değildir. Mevcut donör kalp sayısı, primer greft disfonksiyonu, kalbin reddedilmesi ve uzun süreli immünsüpresyonun yan etkileri ile sınırlı kalmaktadır2. Bu sınırlamalar, allogreft yetmezliği yaşayabilecek ve normal yaşam beklentisine ulaşmak için daha sonra yeniden transplantasyon gerektiren genç alıcılarda özellikle önemlidir.
Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için ideal bir müdahale, tüm kardiyak allogreftleri, allogreftin yaşayabilirliğini artırabilecek ve “kardiyoproteksiyon” sağlayabilecek alıcıya implantasyondan önce terapötiklerle tedavi edecektir. Bu tür girişimler iskemik hakaret, allogreft rejeksiyonu, kardiyak allogreft vaskülopatisi insidansını en aza indirmek ve hatta marjinal allogreftleri onarmak için profilaktik olarak verilecektir. Bu tür müdahalelerin geliştirilmesine yönelik translasyonel çalışmalar, kardiyak greftin uzun süreli gözetimine izin vermek için büyük bir hayvan tipi kardiyak transplantasyon modeli gerektirir. İntraabdominal pozisyondaki domuzlu, heterotopik kalp nakli modelinin bu amaç için ideal olduğu kanıtlanmıştır. Bu pozisyonda kalp transplantasyonu, yeni tedavilerin etkilerinin test edilmesine ve greft reddinin immünopatolojisinin değerlendirilmesine olanak tanır. Ek olarak, heterotopik model, alıcının daha iyi genel sağkalımı, kardiyopulmoner bypass gereksinimi olmaması ve alıcının dolaşımını korumak için greft gereksinimi olmaması nedeniyle ortotopik modele göre avantajlıdır3.
Gen, hücre veya immünoterapi gibi terapötik müdahalelerin kalbe etkili bir şekilde uygulanması, klinik uygulamanın önünde önemli bir engeldir 4,5. Ex vivo perfüzyon cihazları tarafından tanıtılan teknoloji, greftlerin sürekli olarak perfüze edilmesine izin vererek, çalışmayan ancak metabolik olarak aktif bir durumda tutulmalarını sağlar 6,7,8,9. Bu, tüm kalbi gelişmiş terapötiklerle tedavi etmek için eşsiz bir fırsat sunarken, sistemik doğumun potansiyel yan etkilerini en aza indirir10,11,12,13. Terapötik dağıtım için ex vivo perfüzyon cihazlarının kullanılmasının bir diğer avantajı, geleneksel soğuk statik depolama yöntemleri kullanılarak mümkün olmayan uzun süreler boyunca koroner dolaşıma ilaç verilmesine izin vermeleridir. Bu, terapötiklerin greft14’e daha küresel olarak verilmesine izin verir. Burada sunulan protokolü kullanarak, adenoviral vektörler15 kullanarak ateşböceği lusiferaz genini bütün bir domuz kardiyak greftine başarıyla teslim ettik. Bu protokolün amacı, transplantasyondan önce tüm kardiyak allogreftin terapötik olarak verilmesini sağlamak için tekrarlanabilir ve sağlam bir yaklaşım sağlamaktır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kardiyak transplantasyonda ex vivo perfüzyon sırasında terapötiklerin verilmesi, allogrefti modifiye etmek ve potansiyel olarak nakil sonuçlarını iyileştirmek için bir strateji sunmaktadır. Burada sunulan protokol, son teknoloji normotermik ex vivo sanguinöz perfüzyon depolamasını içerir ve allogreft11,12,13’e hücre, gen veya immünoterapilerin izole edilmiş dağıtımını test etmek için umut verici bi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu işlemler sırasında yardımcı oldukları için Duke Large Animal Surgical Core ve Duke Perfusion Services’e teşekkür ederiz. Ayrıca Paul Lezberg ve TransMedics, Inc.’e destekleri için teşekkür ederiz.
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
- Virani, S. S., et al. Heart disease and stroke statistics-2021 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 143 (8), 254 (2021).
- Stehlik, J., Kobashigawa, J., Hunt, S. A., Reichenspurner, H., Kirklin, J. K. Honoring 50 years of clinical heart transplantation in circulation: in-depth state-of-the-art review. Circulation. 137 (1), 71-87 (2018).
- Kadner, A., Chen, R. H., Adams, D. H. Heterotopic heart transplantation: experimental development and clinical experience. European Journal of Cardiothorac Surgery. 17 (4), 474-481 (2000).
- Hastings, C. L., et al. Drug and cell delivery for cardiac regeneration. Advanced Drug Delivery Reviews. 84, 85-106 (2015).
- Sahoo, S., Kariya, T., Ishikawa, K. Targeted delivery of therapeutic agents to the heart. Nature Reviews. Cardiology. 18 (6), 389-399 (2021).
- Stamp, N. L., et al. Successful heart transplant after ten hours out-of-body time using the TransMedics Organ Care System. Heart, Lung & Circulation. 24 (6), 611-613 (2015).
- Ragalie, W. S., Ardehali, A. Current status of normothermic ex-vivo perfusion of cardiac allografts. Current Opinion in Organ Transplantation. 25 (3), 237-240 (2020).
- Koerner, M. M., et al. Normothermic ex vivo allograft blood perfusion in clinical heart transplantation. Heart Surgery Forum. 17 (3), 141-145 (2014).
- Rosenbaum, D. H., et al. Perfusion preservation versus static preservation for cardiac transplantation: effects on myocardial function and metabolism. Journal of Heart and Lung Transplantation. 27 (1), 93-99 (2008).
- Cullen, P. P., Tsui, S. S., Caplice, N. M., Hinchion, J. A. A state-of-the-art review of the current role of cardioprotective techniques in cardiac transplantation. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 32 (5), 683-694 (2021).
- Rurik, J. G., Aghajanian, H., Epstein, J. A. Immune cells and immunotherapy for cardiac injury and repair. Circulation Research. 128 (11), 1766-1779 (2021).
- Rincon, M. Y., VandenDriessche, T., Chuah, M. K. Gene therapy for cardiovascular disease: advances in vector development, targeting, and delivery for clinical translation. Cardiovascular Research. 108 (1), 4-20 (2015).
- Kieserman, J. M., Myers, V. D., Dubey, P., Cheung, J. Y., Feldman, A. M. Current landscape of heart failure gene therapy. Journal of the American Heart Association. 8 (10), 012239 (2019).
- Perin, E. C., Perin, E. C., Miller, L. W., Taylor, D. A., Wilkerson, J. T. . Stem cell and gene therapy for cardiovascular disease. , 279-287 (2016).
- Bishawi, M., et al. A normothermic ex vivo organ perfusion delivery method for cardiac transplantation gene therapy. Scientific Reports. 9 (1), 8029 (2019).
- Hulot, J. S., Ishikawa, K., Hajjar, R. J. Gene therapy for the treatment of heart failure: promise postponed. European Heart Journal. 37 (21), 1651-1658 (2016).
- Ho, C. S., et al. Molecular characterization of swine leucocyte antigen class I genes in outbred pig populations. Animal Genetics. 40 (4), 468-478 (2009).
- Ho, C. S., et al. Molecular characterization of swine leucocyte antigen class II genes in outbred pig populations. Animal Genetics. 41 (4), 428-432 (2010).
