Erforschung alternativer Perfusionslösungen unter Verwendung von polymerisierten hämoglobinbasierten Sauerstoffträgern der nächsten Generation in einem Modell der ex vivo Lungenperfusion von Ratten
14. Juni 2024
Hier beschreiben wir die Anwendung eines polymerisierten humanen Hämoglobin (PolyhHb)-basierten Sauerstoffträgers als Perfusat und das Protokoll, in dem diese Perfusionslösung in einem Modell der ex vivo Lungenperfusion von Ratten getestet werden kann.
Die Ex-vivo-Lungenperfusion (EVLP) ermöglicht eine erweiterte Bewertung der Spenderlunge. Es gibt zwei Perfusionslösungen, eine azelluläre und eine zelluläre. In dieser Studie wird die Verwendung eines polymerisierten humanen Hämoglobins oder eines Poly-HB-basierten Sauerstoffträgers als Perfusat im Protokoll zum Testen dieser Lösung in einem EVLP-Modell der Ratte beschrieben.
Die jüngsten Fortschritte in der ex vivo Organperfusion haben es ermöglicht, den Spenderorganpool mit verbesserter Funktion zu erweitern. Die Verlängerung der normothermen Reichhaltigkeitszeiten mit maßgeschneiderten Perfusaten wird weitere Fortschritte in diesem Bereich ermöglichen. Derzeitige Perfusionstechniken verwenden zelluläre oder azelluläre Perfusate, die jeweils Vor- und Nachteile haben.
Die Zusammensetzung der Perfusion ist entscheidend für die Unterstützung des Stoffwechsels, die Verringerung von Entzündungen und die Aufrechterhaltung des onkotischen Drucks. Bestehende Lösungen können jedoch Lungenödeme und -schäden verursachen. Daher ist es notwendig, neuartige Perfusionslösungen zu entwickeln, die übermäßige Schäden verhindern und gleichzeitig eine ordnungsgemäße zelluläre Homöostase aufrechterhalten.
Ein vielversprechender hämoglobinbasierter Sauerstoffträger (HBOC) ist polymerisiertes humanes Hämoglobin, das aus abgelaufenen verpackten roten Blutkörperchen synthetisiert wird. Unser Labor hat ein Poly-HB der nächsten Generation mit minimalen niedermolekularen Spezies und zellfreiem Hämoglobin entwickelt. Dies hat verbesserte biophysikalische Eigenschaften gezeigt und in Tierversuchen Vasokonstriktion, Bluthochdruck und oxidative Schäden reduziert.
Diese Eigenschaften machen es zu einem vielversprechenden Perfusatkandidaten.
Übersicht
Diese Studie beschreibt die Verwendung eines auf polymerisiertem menschlichem Hämoglobin (PolyHb) basierenden Sauerstoffträgers als Perfusat in einem ex vivo-Lungenperfusionsmodell (EVLP) an der Ratte. Die Forschung zielt darauf ab, die Beurteilung von Spenderlungen zu verbessern und Methoden zur Organkonservierung weiterzuentwickeln.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Ex-vivo-Lungenperfusion
- Organerhaltung
- Sauerstoffträger
Hintergrund
- Die ex vivo Lungenperfusion ermöglicht eine verlängerte Beurteilung von Spenderlungen.
- Zu den derzeit verwendeten Perfusionslösungen gehören azelluläre und zelluläre Optionen.
- Lösungen auf Basis von PolyHb könnten die Lungenfunktion während der Konservierung verbessern.
- Fortschritte in den Perfusionsverfahren können den Pool verfügbarer Spenderorgane erweitern.
Zweck der Studie
- Um einen auf PolyHb basierenden Sauerstoffträger in einem Ratten-EVLP-Modell zu testen.
- Um die Wirksamkeit dieser Lösung als Perfusat zu bewerten.
- Um das Potenzial zur Verlängerung der normothermen Perfusionszeiten zu untersuchen.
Verwendete Methoden
- Anwendung von PolyHb als Perfusat in einem Rattenmodell.
- Vergleich der Ergebnisse mit herkömmlichen Perfusionslösungen.
- Beurteilung der Lungenfunktion nach der Perfusion.
- Beurteilung der Perfusionszeiten und der Organviabilität.
Hauptergebnisse
- PolyHb zeigte potenzielle Vorteile gegenüber herkömmlichen Lösungen.
- Es wurden verbesserte Lungenfunktionsparameter beobachtet.
- Mit PolyHb waren verlängerte Perfusionszeiten erreichbar.
- Die Ergebnisse unterstützen weitere Forschung zu maßgeschneiderten Perfusionslösungen.
Schlussfolgerungen
- PolyHb-basierte Sauerstoffträger können die ex vivo Lungenperfusion verbessern.
- Weitere Studien sind erforderlich, um Perfusionsprotokolle zu optimieren.
- Diese Forschung trägt zur Verbesserung von Techniken zur Konservierung von Spenderorganen bei.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Polymerisierte, auf Hämoglobin basierende Sauerstoffträger der nächsten Generation (PolyhHb) in Modellen der ex vivo-Lungenperfusion (EVLP) beheben einen kritischen Engpass bei der Beurteilung und Konservierung von Spenderlungen. Indem sie eine präzisere Evaluierung und Erhaltung von marginalen Spenderlungen ermöglichen, unterstützen diese Lösungen die Vorhersagegenauigkeit zum Zeitpunkt der Organselektion und erweitern den Pool transplantierbarer Spenderorgane. Diese Innovation wirkt sich direkt auf die translationale Kontinuität und die risikoadjustierte Weiterentwicklung von Organtransplantationsverfahren aus.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die mechanistische Untersuchung der Leistung von Sauerstoffträgern bei der Organerhaltung.
- Unterstützt die biologische Risikominderung durch den Vergleich von PolyhHb mit herkömmlichen Perfusaten in kontrollierten EVLP-Modellen.
- Erleichtert die Vorhersagbarkeit bei der Beurteilung der Lebensfähigkeit von Spenderlungen in standardisierten Arbeitsabläufen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Etabliert validierte EVLP-Systeme für den quantitativen Vergleich von Perfusatlösungen.
- Standardisiert physiologische Messgrößen wie pulmonale Gefäßwiderstände und Compliance für reproduzierbare Tests.
- Ermöglicht die skalierbare Bewertung neuartiger Sauerstoffträger für anschließende translationsmedizinische Studien.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Anwendung krankheitsrelevanter Modelle zur präklinischen Bewertung von Lungenkonservierungsstrategien.
- Ermöglicht einen nahtlosen Übergang von der entdeckungsorientierten Optimierung von Perfusaten zur präklinischen Validierung in Transplantationsmodellen.
- Liefert risikoadjustierte Daten, um die klinische Anwendung neuartiger Perfusate voranzutreiben.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Prüfung von polyhHb-basierten Perfusaten in Ratten-EVLP-Modellen verbindet die frühe Erforschung, den Screening und die präklinische Validierung im Workflow der Organerhaltung und Transplantation.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die Hypothesenprüfung zur Wirksamkeit und Sicherheit von Sauerstoffträgern bei der Organerhaltung.
- Screening: Bietet reproduzierbare, quantitative physiologische Parameter zur Bewertung verschiedener Perfusate.
- Analytik: Liefert Echtzeit-Messungen des Gasaustauschs, des vaskulären Widerstands und der Compliance für datengestützte Entscheidungen.
- Translationale Forschung: Verbindet präklinische EVLP-Ergebnisse mit den Anforderungen klinischer Transplantationsmodelle.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare EVLP-Plattform für die iterative Entwicklung und Validierung von Perfusaten.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagegenauigkeit bei der Beurteilung von Spenderlungen und verringert mechanistische Unklarheiten bei der Auswahl von Perfusaten.
- Operativer Wert: Standardisiert EVLP-Protokolle, um Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit zwischen Forschungsteams zu gewährleisten.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung über die Weiterentwicklung von Perfusaten und steigert die Kapitalnutzungseffizienz in der Organpräservationsforschung und -entwicklung.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung neuartiger Sauerstoffträger für die klinische Anwendung.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Einrichtung des EVLP-Modells und der Erfassung physiologischer Daten.
- Benötigt Zugang zu spezialisierten Perfusionsgeräten und analytischer Infrastruktur.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen Teams bei der Zubereitung des Perfusats und der Durchführung physiologischer Messprotokolle.
- Kann bei Anwendung an verschiedenen Spezies oder Organsystemen eine Optimierung der Protokolle erfordern.
- Mögliche Einschränkungen umfassen modellspezifische physiologische Reaktionen sowie die Übertragbarkeit auf menschliche Systeme.
