بروتوكول زرع قلب غير متجانس من لحم الخنزير لتوصيل العلاجات إلى ألوغرافت القلب
Summary
نحن نقدم بروتوكولا لاستخدام نظام التروية المعيارية خارج الجسم الحي لتوصيل العلاجات إلى مجموعة كاملة من القلب في نموذج زرع قلب غير متجانس للخنزير.
Abstract
زرع القلب هو العلاج القياسي الذهبي لفشل القلب في المرحلة النهائية. ومع ذلك ، فإنه لا يزال محدودا بعدد قلوب المتبرعين المتاحة والمضاعفات مثل خلل الكسب غير المشروع الأولي ورفض الكسب غير المشروع. يقدم الاستخدام السريري الأخير لجهاز التروية خارج الجسم الحي في زراعة القلب فرصة فريدة لعلاج الألوغراف القلبية بالتدخلات العلاجية لتحسين الوظيفة وتجنب استجابات المتلقين الضارة. يعد إنشاء نموذج حيواني كبير متعدي للتوصيل العلاجي إلى اللوغراف بأكمله أمرا ضروريا لاختبار الأساليب العلاجية الجديدة في زراعة القلب. يعمل نموذج زرع القلب الخنازير غير المتجانس في الوضع داخل البطن كنموذج ممتاز لتقييم آثار التدخلات الجديدة وعلم الأمراض المناعي لرفض الكسب غير المشروع. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر هذا النموذج البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل للخنزير ، بالنظر إلى أن الكسب غير المشروع غير مطلوب للحفاظ على الدورة الدموية للمتلقي. الهدف من هذا البروتوكول هو توفير نهج قابل للتكرار وقوي لتحقيق تسليم خارج الجسم الحي للعلاج إلى كامل allograft القلب قبل الزرع وتوفير التفاصيل التقنية لإجراء عملية زرع غير متجانسة البقاء على قيد الحياة للقلب خارج الجسم الحي .
Introduction
قصور القلب هو حالة تؤثر على ما يقدر بنحو 6 ملايين بالغ في الولايات المتحدة ومن المتوقع أن تزيد إلى 8 ملايين بالغ بحلول عام 20301. زرع القلب هو العلاج القياسي الذهبي لفشل القلب في المرحلة النهائية. ومع ذلك ، فإنه لا يخلو من القيود والمضاعفات. لا يزال محدودا بعدد قلوب المتبرعين المتاحة ، وخلل الكسب غير المشروع الأولي ، ورفض القلب ، والآثار الجانبية لتثبيط المناعة على المدى الطويل2. هذه القيود مهمة بشكل خاص في المتلقين الشباب الذين قد يعانون من فشل allograft وتتطلب إعادة زرع لاحقة لتحقيق متوسط العمر المتوقع الطبيعي.
التدخل المثالي للتغلب على هذه القيود من شأنه أن يعالج اللوغاريت القلبي بأكمله بعلاجات قبل الزرع في المتلقي والتي يمكن أن تحسن من صلاحية اللوغراف وتمنح “حماية القلب”. سيتم إعطاء مثل هذه التدخلات بشكل وقائي لتقليل حدوث الإهانات الإقفارية ، ورفض allograft ، واعتلال الأوعية الدموية allograft القلب ، وحتى إصلاح allografts الهامشية. تتطلب الدراسات الانتقالية لتطوير هذه الأنواع من التدخلات نموذجا حيوانيا كبيرا لزرع القلب للسماح بالمراقبة طويلة الأجل للطعم القلبي. وقد أثبت نموذج زرع القلب الخنازير غير المتجانس في الوضع داخل البطن أنه مثالي لهذا الغرض. يسمح زرع القلب في هذا الموقف باختبار آثار العلاجات الجديدة وتقييم الأمراض المناعية لرفض الكسب غير المشروع. بالإضافة إلى ذلك ، فإن النموذج غير المتجانس مفيد على نموذج تقويم العظام بسبب البقاء على قيد الحياة بشكل عام أفضل للمتلقي ، ولا يوجد شرط للتجاوز القلبي الرئوي ، ولا يوجد شرط للكسب غير المشروع للحفاظ على الدورة الدموية للمتلقي3.
يعد التسليم الفعال للتدخلات العلاجية للقلب ، مثل العلاج الجيني أو الخلوي أو المناعي ، عائقا كبيرا أمام التطبيق السريري 4,5. تسمح التكنولوجيا التي تقدمها أجهزة التروية خارج الجسم الحي باختراق الطعوم باستمرار ، والحفاظ عليها في حالة غير عاملة ولكنها نشطة استقلابيا6،7،8،9. وهذا يوفر فرصة فريدة لعلاج القلب كله مع العلاجات المتقدمة مع تقليل الآثار الجانبية المحتملة للولادة الجهازية10،11،12،13. ميزة أخرى لاستخدام أجهزة التروية خارج الجسم الحي للتسليم العلاجي هي أنها تسمح بإعطاء الأدوية إلى الدورة الدموية التاجية على مدى فترات طويلة غير مجدية باستخدام طرق التخزين الثابتة الباردة التقليدية. وهذا يسمح بتسليم المزيد من العلاجات على الصعيد العالمي إلى الكسب غير المشروع14. باستخدام البروتوكول المعروض هنا ، نجحنا في تسليم جين اليراع luciferase إلى طعم قلبي خنزيري كامل باستخدام ناقلات الفيروسات الغدية15. الهدف من هذا البروتوكول هو توفير نهج قابل للتكرار وقوي لتحقيق تقديم علاج لكامل الوغرف القلبي قبل الزرع.
Protocol
Representative Results
Discussion
يوفر تقديم العلاجات أثناء التروية خارج الجسم الحي في زراعة القلب استراتيجية لتعديل اللوغراف وربما تحسين نتائج الزرع. يتضمن البروتوكول المعروض هنا أحدث تخزين التروية المعيارية خارج الجسم الحي ويوفر إمكانات واعدة لاختبار التسليم المعزول للخلايا أو الجينات أو العلاجات المناعية …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نود أن نشكر Duke Large Animal Surgical Core و Duke Perfusion Services على مساعدتهم خلال هذه الإجراءات. نود أيضا أن نشكر بول ليزبرغ وشركة TransMedics، Inc. على الدعم.
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 |
Referências
- 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).
