Protocole de transplantation cardiaque hétérotopique porcine pour l’administration de produits thérapeutiques à une allogreffe cardiaque

Summary

Nous présentons un protocole pour l’utilisation d’un système de perfusion sanguin ex vivo normotherme pour l’administration de produits thérapeutiques à une allogreffe cardiaque entière dans un modèle de transplantation cardiaque hétérotopique porcine.

Abstract

La transplantation cardiaque est le traitement de référence pour l’insuffisance cardiaque terminale. Cependant, il reste limité par le nombre de cœurs de donneurs disponibles et les complications telles que le dysfonctionnement primaire du greffon et le rejet du greffon. L’utilisation clinique récente d’un dispositif de perfusion ex vivo dans la transplantation cardiaque introduit une occasion unique de traiter les allogreffes cardiaques avec des interventions thérapeutiques pour améliorer la fonction et éviter les réponses délétères du receveur. L’établissement d’un modèle translationnel de gros animaux pour l’administration thérapeutique à l’ensemble de l’allogreffe est essentiel pour tester de nouvelles approches thérapeutiques en transplantation cardiaque. Le modèle de transplantation cardiaque hétérotopique porcine en position intraabdominale constitue un excellent modèle pour évaluer les effets de nouvelles interventions et l’immunopathologie du rejet du greffon. Ce modèle offre en outre une survie à long terme pour le porc, étant donné que le greffon n’est pas nécessaire pour maintenir la circulation du receveur. L’objectif de ce protocole est de fournir une approche reproductible et robuste pour obtenir l’administration ex vivo d’un traitement à l’ensemble de l’allogreffe cardiaque avant la transplantation et de fournir des détails techniques pour effectuer une greffe hétérotopique de survie du cœur perfusé ex vivo .

Introduction

L’insuffisance cardiaque est une maladie qui touche environ 6 millions d’adultes aux États-Unis et devrait atteindre 8 millions d’adultes d’ici 2030¹. La transplantation cardiaque est le traitement de référence pour l’insuffisance cardiaque en phase terminale. Cependant, il n’est pas sans limites et complications. Il reste limité par le nombre de cœurs de donneurs disponibles, le dysfonctionnement primaire du greffon, le rejet du cœur et les effets secondaires de l’immunosuppression à long terme². Ces limitations sont particulièrement importantes chez les jeunes receveurs qui peuvent subir un échec de l’allogreffe et nécessiter une regreffe ultérieure pour atteindre une espérance de vie normale.

Une intervention idéale pour surmonter ces limitations consisterait à traiter des allogreffes cardiaques entières avec des traitements avant l’implantation chez le receveur qui peuvent améliorer la viabilité de l’allogreffe et conférer une « cardioprotection ». De telles interventions seraient administrées à titre prophylactique pour minimiser l’incidence des insultes ischémiques, le rejet de l’allogreffe, la vasculopathie par allogreffe cardiaque et même la réparation des allogreffes marginales. Les études translationnelles pour développer ces types d’interventions nécessitent un modèle de transplantation cardiaque de gros animaux pour permettre la surveillance à long terme du greffon cardiaque. Le modèle de transplantation cardiaque hétérotopique porcine en position intraabdominale s’est avéré idéal à cette fin. La transplantation cardiaque dans cette position permet de tester les effets de nouvelles thérapies et d’évaluer l’immunopathologie du rejet du greffon. De plus, le modèle hétérotopique est avantageux par rapport au modèle orthotopique en raison d’une meilleure survie globale du receveur, de l’absence de pontage cardiopulmonaire et de l’absence d’exigence du greffon pour maintenir la circulation du receveur³.

L’administration efficace d’interventions thérapeutiques au cœur, telles que des gènes, des cellules ou une immunothérapie, constitue un obstacle important à l’application clinique ^4,5. La technologie introduite par les dispositifs de perfusion ex vivo permet aux greffons d’être perfusés en permanence, en les maintenant dans un état non fonctionnel mais métaboliquement actif 6,7,8,9. Cela offre une occasion unique de traiter un cœur entier avec des thérapies avancées tout en minimisant les effets secondaires potentiels de l’administration systémique 10,11,12,13. Un autre avantage de l’utilisation de dispositifs de perfusion ex vivo pour l’administration thérapeutique est qu’ils permettent l’administration de médicaments à la circulation coronaire sur de longues périodes qui ne sont pas réalisables en utilisant les méthodes traditionnelles de stockage statique à froid. Cela permet une livraison plus globale des traitements au greffon¹⁴. En utilisant le protocole présenté ici, nous avons livré avec succès le gène de la luciole luciférase à un greffon cardiaque porcin entier en utilisant des vecteurs adénoviraux¹⁵. L’objectif de ce protocole est de fournir une approche reproductible et robuste pour obtenir l’administration d’un traitement à l’ensemble de l’allogreffe cardiaque avant la transplantation.

Protocol

REMARQUE: Deux porcs femelles du Yucatan sont sélectionnés, l’un étant désigné comme donneur de greffe cardiaque et l’autre comme receveur. Il est recommandé de recommander les porcs âgés de 6 à 8 mois, pesant environ 30 kg et ayant des groupes sanguins compatibles. La figure 1 présente la vue d’ensemble du protocole. Le logement et les procédures de traitement des porcs sont effectués conformément aux directives du comité de soins et d’utilisation des animaux du Duke U…

Representative Results

Ce groupe a survécu avec succès à 9 porcs entre 5 et 35 jours en suivant le protocole présenté ici, selon la conception de l’étude. Sur les 10 porcs qui ont subi ce protocole, seulement 1 est mort prématurément de complications chirurgicales, ce qui donne un taux de survie de 90%. La figure 2 illustre un diagramme de la configuration d’un cœur hétérotopique transplanté en position intraabdominale chez un porc. Lors de la détermination du site d’anastomose de l’allogreffe…

Discussion

L’administration de traitements pendant la perfusion ex vivo en transplantation cardiaque offre une stratégie pour modifier l’allogreffe et potentiellement améliorer les résultats de la transplantation. Le protocole présenté ici intègre le stockage de perfusion sanguin ex vivo normotherme de pointe et offre un potentiel prometteur pour tester l’administration isolée de cellules, de gènes ou d’immunothérapies à l’allogreffe 11,12,13.<sup class="xref"…

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