Wir präsentieren ein Protokoll für die Verwendung eines normothermen ex vivo sanguinösen Perfusionssystems für die Abgabe von Therapeutika an ein ganzes kardiales Allotransplantat in einem porcinen heterotopen Herztransplantationsmodell.
Die Herztransplantation ist die Goldstandardbehandlung für Herzinsuffizienz im Endstadium. Es bleibt jedoch durch die Anzahl der verfügbaren Spenderherzen und Komplikationen wie primäre Transplantatdysfunktion und Transplantatabstoßung begrenzt. Der jüngste klinische Einsatz eines Ex-vivo-Perfusionsgeräts bei der Herztransplantation bietet eine einzigartige Gelegenheit zur Behandlung von Herzallotransplantaten mit therapeutischen Interventionen, um die Funktion zu verbessern und schädliche Reaktionen der Empfänger zu vermeiden. Die Etablierung eines translationalen Großtiermodells für die therapeutische Verabreichung des gesamten Allotransplantats ist unerlässlich, um neuartige therapeutische Ansätze in der Herztransplantation zu testen. Das porcine, heterotope Herztransplantationsmodell in der intraabdominalen Position dient als hervorragendes Modell zur Beurteilung der Auswirkungen neuartiger Interventionen und der Immunpathologie der Transplantatabstoßung. Dieses Modell bietet dem Schwein zusätzlich ein langfristiges Überleben, da das Transplantat nicht erforderlich ist, um den Kreislauf des Empfängers aufrechtzuerhalten. Das Ziel dieses Protokolls ist es, einen reproduzierbaren und robusten Ansatz für die Ex-vivo-Abgabe eines Therapeutikums an das gesamte kardiale Allotransplantat vor der Transplantation bereitzustellen und technische Details für die Durchführung einer überlebensheterotopen Transplantation des ex vivo perfundierten Herzens bereitzustellen.
Herzinsuffizienz ist eine Erkrankung, von der schätzungsweise 6 Millionen Erwachsene in den Vereinigten Staaten betroffen sind und die bis zum Jahr 2030 voraussichtlich auf 8 Millionen Erwachsene ansteigen wird1. Die Herztransplantation ist die Goldstandardbehandlung für Herzinsuffizienz im Endstadium. Es ist jedoch nicht ohne Einschränkungen und Komplikationen. Es bleibt begrenzt durch die Anzahl der verfügbaren Spenderherzen, die primäre Transplantatdysfunktion, die Abstoßung des Herzens und die Nebenwirkungen der langfristigen Immunsuppression2. Diese Einschränkungen sind besonders wichtig bei jungen Empfängern, bei denen ein Allotransplantatversagen auftreten kann und eine anschließende erneute Transplantation erforderlich ist, um eine normale Lebenserwartung zu erreichen.
Eine ideale Intervention zur Überwindung dieser Einschränkungen würde ganze Herzallotransplantate vor der Implantation in den Empfänger mit Therapeutika behandeln, die die Lebensfähigkeit des Allotransplantats verbessern und “Kardioprotektion” verleihen können. Solche Interventionen würden prophylaktisch verabreicht, um die Häufigkeit von ischämischen Beleidigungen, Allotransplantatabstoßung, kardialer Allotransplantatvaskulopathie zu minimieren und sogar marginale Allotransplantate zu reparieren. Translationale Studien zur Entwicklung dieser Art von Interventionen erfordern ein Großtiermodell der Herztransplantation, um die langfristige Überwachung des Herztransplantats zu ermöglichen. Das porcine, heterotope Herztransplantationsmodell in intraabdominaler Position hat sich für diesen Zweck als ideal erwiesen. Die Herztransplantation in dieser Position ermöglicht es, die Auswirkungen neuartiger Therapien zu testen und die Immunpathologie der Transplantatabstoßung zu beurteilen. Darüber hinaus ist das heterotope Modell gegenüber dem orthotopen Modell vorteilhaft, da das Gesamtüberleben des Empfängers, kein kardiopulmonaler Bypass erforderlich ist und das Transplantat nicht erforderlich ist, um den Kreislauf des Empfängers aufrechtzuerhalten3.
Die effektive Durchführung therapeutischer Interventionen am Herzen, wie Gen-, Zell- oder Immuntherapie, ist ein signifikantes Hindernis für die klinische Anwendung 4,5. Die von Ex-vivo-Perfusionsgeräten eingeführte Technologie ermöglicht es, Transplantate kontinuierlich zu durchbluten und sie in einem nicht funktionierenden, aber metabolisch aktiven Zustand zu halten 6,7,8,9. Dies bietet eine einzigartige Gelegenheit, ein ganzes Herz mit fortschrittlichen Therapeutika zu behandeln und gleichzeitig die möglichen Nebenwirkungen der systemischen Verabreichungzu minimieren 10,11,12,13. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Ex-vivo-Perfusionsgeräten für die therapeutische Verabreichung besteht darin, dass sie die Verabreichung von Medikamenten an den Koronarkreislauf über längere Zeiträume ermöglichen, die mit herkömmlichen statischen Kaltspeichermethoden nicht möglich sind. Dies ermöglicht eine globalere Abgabe der Therapeutika an das Transplantat14. Unter Verwendung des hier vorgestellten Protokolls haben wir das Glühwürmchen-Luciferase-Gen erfolgreich mit adenoviralen Vektoren15 an ein ganzes porcines Herztransplantat abgegeben. Das Ziel dieses Protokolls ist es, einen reproduzierbaren und robusten Ansatz für die Abgabe eines Therapeutikums an das gesamte kardiale Allotransplantat vor der Transplantation bereitzustellen.
Die Abgabe von Therapeutika während der Ex-vivo-Perfusion bei der Herztransplantation bietet eine Strategie zur Modifikation des Allotransplantats und zur potenziellen Verbesserung der Transplantationsergebnisse. Das hier vorgestellte Protokoll beinhaltet die hochmoderne normotherme ex vivo sanguinöse Perfusionslagerung und bietet vielversprechendes Potenzial, die isolierte Abgabe von Zell-, Gen- oder Immuntherapien an das Allotransplantat11,12,13</…
The authors have nothing to disclose.
Wir danken Duke Large Animal Surgical Core und Duke Perfusion Services für ihre Unterstützung bei diesen Eingriffen. Wir möchten uns auch bei Paul Lezberg und TransMedics, Inc. für die Unterstützung bedanken.
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 |