Method Article

בחינת פתרונות זילוח חלופיים באמצעות הדור הבא של נשאי חמצן פולימריים מבוססי המוגלובין במודל של זילוח ריאות Rat Ex Vivo

DOI:

10.3791/66702

⸱

June 14th, 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1COPPER Laboratory, Department of Surgery, The Ohio State University Wexner Medical Center, 2Division of Cardiac Surgery, Department of Surgery, The Ohio State University Wexner Medical Center, 3William G. Lowrie Department of Chemical and Biomolecular Engineering, College of Engineering, The Ohio State University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כאן, אנו מתארים את היישום של נשא חמצן פולימרי אנושי מבוסס המוגלובין אנושי (PolyhHb) כפרפוזט ואת הפרוטוקול שבו ניתן לבדוק תמיסת זילוח זו במודל של זילוח ריאות חולדה ex vivo .

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

השתלת ריאות נפגעת בשל היעדר תורמים מתאימים. בעבר, תורמים שנחשבו שוליים או לא מספקים נזרקו. עם זאת, טכנולוגיה חדשה ומלהיבה, כגון זילוח ריאות ex vivo (EVLP), מציעה לספקי השתלות ריאה הערכה מורחבת עבור allografts תורם שולי. פלטפורמת הערכה דינמית זו הובילה לעלייה בהשתלות ריאה ואפשרה לספקים להשתמש בתורמים שנזרקו בעבר, ובכך להרחיב את מאגר התורמים. טכניקות הזילוח הנוכחיות משתמשות בפרפוזות תאיות או אצלולריות, ולשתיהן יתרונות וחסרונות ברורים. הרכב הזילוח חיוני לשמירה על סביבה הומיאוסטטית, מתן תמיכה מטבולית נאותה, הפחתת דלקת ומוות תאי, ובסופו של דבר שיפור תפקוד האיברים. תמיסות זילוח חייבות להכיל ריכוז חלבון מספיק כדי לשמור על לחץ אונקוטי מתאים. עם זאת, תמיסות הזילוח הנוכחיות מובילות לעתים קרובות לאקסטרווסציה של נוזלים דרך האנדותל הריאתי, וכתוצאה מכך לבצקת ריאות לא מכוונת ולנזק. לכן, יש צורך לפתח פתרונות זילוח חדשניים המונעים נזק מוגזם תוך שמירה על הומאוסטזיס תאי תקין. במאמר זה אנו מתארים את היישום של נשא חמצן פולימרי מבוסס המוגלובין אנושי (PolyhHb) כפרפוזט ואת הפרוטוקול שבו ניתן לבדוק את תמיסת הזילוח הזו במודל של EVLP חולדה. מטרת מחקר זה היא לספק לקהילת מושתלי הריאה מידע מרכזי בתכנון ופיתוח פתרונות זילוח חדשניים, כמו גם את הפרוטוקולים המתאימים לבדיקתם במודלים של השתלות תרגומיות רלוונטיות מבחינה קלינית.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כמו כל תחום בהשתלות איברים מוצקים, גם השתלת ריאות סובלת ממחסור באיברים תורמים. על מנת להגדיל את מאגר התורמים, הוקדש מחקר משמעותי לחקר הפוטנציאל של אלושתלים שנחשבו בעבר כבלתי מתאימים להשתלה, כלומר תורמי קריטריונים מורחבים (ECD). אלושתלים אלה יכולים להיחשב ECD משלל סיבות, כולל איכות מפוקפקת, תפקוד לקוי, זיהום, טראומה, זמנים איסכמיים חמים או קרים ממושכים, וגיל מתקדם 1,2. במקרים מסוימים, כאשר ריאות אלה מתאימות להשתלה מיידית3, לעתים קרובות כדאי לספקים ולמושתלים כאחד להעריך ריאות אלה למשך זמן נוסף כדי לקבוע את התאמתן להשתלה. זילוח ריאות Ex vivo (EVLP) היא טכנולוגיה כזו המאפשרת הערכה מורחבת של השתלות ריאה פוטנציאליות במעגל סגור מחוץ לתורם 2,4,5,6,7, ומעניקה לספק ההשתלה את היכולת לקבוע התאמה להשתלה. EVLP הראה את היכולת להעריך כראוי איברים תורמים 8,9,10,11, להפחית את ההשפעות של פגיעה איסכמית reperfusion (IRI)12,13 ולהגדיל את מאגר התורמים14,15 ובכך להפוך השתלת ריאות לטיפול נגיש יותר לכולם.

באופן כללי, מערכת EVLP היא מערכת סגורה עם מעגל אוורור (המושג על ידי חיבור מאוורר לקנה הנשימה כדי להכניס אוויר למערכת) ומעגל כלי דם (המושג על ידי חיבור אטריום שמאלי (LA) לעורק הריאה (PA) עם צינורות)7. מעגל כלי הדם יש perfusate זורם דרך הצינורית כדי לתת את הריאה חומרים מזינים חיוניים וחמצן תוך הגבלת הזמן איסכמי קר (CIT) 5,8,16,17. תמיסה זו מבוססת דם (כלומר, באמצעות תוספת של תאי דם אדומים ארוזים (PRBCs))16,17 או מבוססת תאים (כלומר, ללא PRBCs)4,5. עם זאת, ישנם מספר חסרונות בולטים לשימוש PRBCs. אם משתמשים ב-PRBCs מתורמים שמתו מטראומה או מתורמים שמתו מוות מוחי (BDD), נוזלים אלה מכילים לעתים קרובות כמויות גדולות של ציטוקינים דלקתיים, אשר עלולים להגביר את הנזק לתאים במהלך EVLP, כמו גם להעלות את רמות המוגלובין ללא תאים (Hb), הם, ברזל ושברי תאים אשר מספקים נזק נוסף לתאים18,19. יתר על כן, מכיוון שתורמים אלה הם לעתים קרובות מרובי איברים, איסוף PRBCs לפני הרכישה עלול להוביל לירידה בנפח הדם אצל התורם וכתוצאה מכך להגברת האיסכמיה לכל האיברים. אם משתמשים ב- PRBCs ממקור אחר, ספקים עלולים להתמודד עם מחסור בדם מכיוון שזהו חומר נדיר בפני עצמו20,21. לבסוף, PRBCs נוטים לליזה מכנית במעגל EVLP ללא קשר למקור שלהם, ומשחררים Hb ורכיבים אחרים התורמים לנזק תאי.

לכן, מסיבות רבות, זה יכול להיות יתרון להשתמש בתחליף תאי דם אדומים מלאכותיים, כלומר, נשאי חמצן מבוססי המוגלובין (HBOCs), כתוסף perfusate. HBOC מבטיח במיוחד הוא המוגלובין אנושי פולימרי (PolyhHb). PolyhHb מסונתז מ Hb מטוהר מ PRBCs פג תוקף שנחשבו לא מתאימים לעירוי מיידי22. הם הוכחו כתחליפי דם קיימא בהלם דימומי23 והשתלה24 וניתן לייצר אותם בכמויות גדולות22. עם זאת, אימוץ בקנה מידה גדול של PolyhHb לא הצליח עקב סיבוכים בלתי צפויים כגון vasoconstriction, עלייה בלחץ הדם, דום לב23,25. הסיבות מאחורי ממצאים אלה נבעו ככל הנראה מנוכחותם של פולימרי Hb נטולי תאים או פולימרי Hb בעלי משקל מולקולרי נמוך (< 500 kDa) בתמיסת PolyhHb, שכן יש להם נטייה לחדור לחלל הרקמה, מה שהביא לירידה בזמינות תחמוצת החנקן, התכווצות כלי דם לאחר מכן, יתר לחץ דם מערכתי, ובסופו של דבר פגיעה ברקמת חמצון26,27. כדי לשפר בעיות אלה, מעבדת פאלמר עבדה על פיתוח הדור הבא של PolyhHb המכיל מינימום MW נמוך זנים Hb ללא תאים, אשר הוכיח תכונות ביופיזיות משופרות ותגובות in vivo 22,28,29,30. מספר מחקרי עירוי בבעלי חיים הראו כי אם פולימרים Hb בעלי משקל מולקולרי נמוך מסולקים מה- HBOC, ניתן להפחית היצרות כלי דם, יתר לחץ דם מערכתי ונזק חמצוני 28,29,31,32,33,34,35. לכן, מה שהופך את הדור הבא הזה PolyhHb מועמד מבטיח perfusate.

כאן, אנו מתארים את היישום של הדור הבא של PolyhHb לשימוש בפרפוסט, ואת הפרוטוקול שבאמצעותו ניתן לבדוק פתרון זילוח זה במודל של EVLP חולדה. מטרת מחקר זה היא לספק לקהילת מושתלי הריאה מידע מרכזי בתכנון ופיתוח פתרונות זילוח חדשניים, כמו גם לספק פרוטוקולים לבדיקתם במודלים קליניים רלוונטיים להשתלות תרגומות.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

חולדות ספראג-דולי (300 גרם משקל גוף) הושגו באופן מסחרי ושוכנו בתנאים נטולי פתוגנים במרכז הרפואי וקסנר של אוניברסיטת אוהיו. כל ההליכים בוצעו באופן הומני על פי מדריך ה-NIH ומועצת המחקר הלאומית לטיפול הומני ושימוש בחיות מעבדה ובאישור הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת אוהיו (פרוטוקול IACUC 2023A00000071).

1. סינתזת PolyhHb וטיהור

הערה: הייצור והסינתזה של חומר PolyhHb ששימש לניסויי EVLP הבאים פורסמו לראשונה על ידי Cuddington et al. בשנת 202022. אנא עיין בעבודה זו לקבלת סכמות מעמיקות וניתוח של סינתזת PolyhHb. להלן סיכום של סינתזה וטיהור של PolyhHb בקנה מידה פיילוט והכנתו לאחר מכן כ perfusate.

  1. שטיפת RBC, ליזה וטיהור Hb
    1. רכשו 18 יחידות של PRBCs אנושיים שפג תוקפם ושפכו אותם לתוך כלי סינון בנפח 20 ליטר, תוך דילול עם 0.9 wt% מלוחים עד להמטוקריט סופי של 22% (איור 1B,C).
    2. בצע שישה חילופי נפח מערכת (diacycles) על מודול סינון זרימה משיק (TFF) מפוליאתילן סולפון (mPES) 0.65 מיקרומטר עם 0.9 wt% מלוחים בתמיסת RBC. הערה: המטרה של שלב השטיפה הזה היא להסיר RBCs פגומים, שברי קרום וחומרים חוץ-תאיים אחרים לפני המוליזה (איור 1B,C).
    3. Lyse פתרון RBC עם 10 L של חיץ פוספט (PB, 3.75 mM, pH 7.4) במשך 1 שעה ב 4 ° C עם ערבוב מתמיד.
    4. הסר את שברי הממברנה הליזד וצברים אחרים על-ידי סינון התמיסה מעל מודול TFF של 500 kDa ואיסוף החלחול בכלי הכור באצווה של 30 L (איור 1A-C).
    5. ברגע ש-480 גרם של Hb נמצאים בכור, הוסיפו מטען מלח כדי להמיר PB למלח חוצץ פוספט (PBS).
    6. מחזור Hb דרך מגע גז המוזן בחנקן, כמו גם שמירה על חלל ראש חנקן בכור, כדי להפחית את החמצן של החלבון במשך הלילה. מצננים ל-14°C כדי להגביל היווצרות methemoglobin (metHb).
  2. פילמור Hb
    1. חממו את תמיסת Hb לטמפרטורה פיזיולוגית (37°C) תוך כדי מחזור התמיסה על לולאת מגע גז.
      הערה: המטרה היא לפרק את החמצן של החלבון ל-pO2 בין 0-10 מ"מ כספית כדי להבטיח שרוב ה-Hb יהיה במצב רבעוני מתוח (איור 1A).
    2. הוסף 1 גרם מטען של נתרן dithionite, לפי הצורך, כדי להבטיח deoxygenation יעיל.
    3. תוך שמירה על לולאת המחזור ופירוק הגז של תמיסת Hb, הוסף יחס מולארי של 30:1 של גלוטראלדהיד (GA) ל- Hb מדולל ב- 3 ליטר של PBS לא מחומצן (pH 7.4).
    4. הוסף תמיסה לספינת הכור מעל 3 שעות עם שעה נוספת של זמן תגובה.
    5. להרוות את תגובת הקרוסלינקינג עם יחס מולארי של 7:1 של נתרן ציאנובורוהידריד ל-GA, מדולל ב-3 ליטר PBS (pH 7.4). יש להוסיף לכור למשך יותר מ-10 דקות.
    6. כור קירור ב 14 °C (75 °F) למשך הלילה.
  3. טיהור PolyhHb
    1. יש לשאוב את תכולת הכור לתוך כלי סינון בנפח 10 ליטר ולהתחיל במחזור הדם דרך מודול TFF מסוג פוליאתילן סולפון (PES) בנפח 0.2 מיקרומטר (שלב 1). שלב זה יסיר אגרגטים גדולים ומזהמים לא רצויים.
    2. הזן את החדירה לתוך כלי סינון משני 10 L אשר יסתובב מעל מודול 500 kDa polysulfone (PS) TFF (שלב 2) לאחר מלא. המשיכו עד לריקון הכור (איור 1B,D).
    3. לאחר ריקון הכור לתוך מעגל הטיהור, התחל החלפה מעוררת בשלב 1 עם תמיסת רינגר הנקה שונה (pH 7.4). לאחר כל החלפת נפח מלא, מדדו את ריכוז החלבון בחדירה של שלב 1 באמצעות ספקטרוסקופיית UV-visible .
    4. כאשר לחלחול שלב 1 יש ריכוז של פחות מ-1 מ"ג Hb/mL, העבר את תמיסת הצלצול השונה לשלב 2. כל עיכוב בשלב 1 הוא בזבוז ויש להיפטר ממנו כראוי. בסך הכל, ודא כי 12 החלפות בנפח מלא של פתרון הצלצול המתוקן מבוצעות בשני השלבים.
    5. לאחר השלמת diacycles, לרכז את התוכן של שלב 2 לפחות 10 גרם / ד"ל על מודול 500 kDa TFF.
    6. ארוז את התמיסה המרוכזת בצינורות חרוטיים של 50 מ"ל ואחסן ב -80 ° C עד לשימוש.

2. ניסוח פרפוזט

  1. מכינים את perfusate לנפח סופי של 165 מ"ל. לדלל PolyhHb לריכוז סופי של 3.7 גרם / ד"ל עם מדיום E של ויליאם.
  2. יש להוסיף אלבומין בסרום אנושי (HSA) לריכוז סופי של 3% HSA לפי משקל. הוסף 1 מ"ל של הפרין לתמיסה הסופית.

3. הגדרת מעגל זילוח ריאות Ex Vivo

  1. הכניסו את PolyhHb למאגר מעגלי EVLP והפעילו את אמבט המים החמים ל-37°C. ודא שהמערבול מסתובב בתוך המעגל על ידי הפעלת משאבות הגלילה.
  2. חבר גז דה-חמצון (כלומר 6% O2, 8% CO2, 84% N2) למחמצן הסיב החלול כדי לנטרל את החמצן של הפרפוזט. זה נעשה כדי להעריך את היכולת של הריאה לחמצן את perfusate.
  3. פתח תוכנה לרכישת נתונים במחשב סמוך. ודא שלחץ עורק הריאה, לחץ דיפרנציאלי בקנה הנשימה, לחץ דיפרנציאלי זרימת נשימה, משקל ריאות ומתמרי מהירות משאבה מחוברים הן למעגל והן לתיבת ממיר הנתונים.
  4. ודאו שאין נזילות בכל המערכת על-ידי בדיקה קפדנית של כל חיבורי הצינורות, ושמים חמים זורמים לכל אורכה (איור 2). לחץ על הפעל בתוכנת רכישת הנתונים כדי לוודא שכל מתמרי הלחץ פועלים. ברגע שהמערכת מתפקדת כראוי, כבה את משאבות הגלילה.

4. רכישת בלוק ריאות של חולדה תורמת

  1. ערוך את שולחן הניתוחים ופרוס את המכשירים (איור 3). Autoclave כל המכשירים ב 121 ° C במשך 30 דקות.
  2. הכינו 1200 U/kg הפרין, תערובת קטמין/קסילזין להרדמה (60 מ"ג/ק"ג קטמין ו-5 מ"ג/ק"ג), וכן תפרי משי באורך 5-10 ס"מ (3-0 או 4-0).
  3. הזריקו תמיסת קטמין/קסילזין תוך צפקית לתוך החולדה. המתינו 5-10 דקות עד שמטוס ההרדמה יתפתח. כדי להבטיח רמה נאותה של הרדמה, צבטו את החולדה כדי לעורר תגובה. אם אין תגובה, אז רמת ההרדמה הנכונה נפגשה.
  4. לגלח את הבטן של החולדה ולהניח את החולדה במצב שכיבה על לוח הניתוחים. נקו את הבטן עם פובידון-יוד ו-70% אתנול. יש להניח משחה אופתלמית מתחת לעיני החולדה כדי למנוע יובש.
  5. העבירו את החולדה לקרש הניתוחים ואבטחו את החולדה במקומה (איור 4A). הפעל תוכנה לרכישת נתונים והתחל להקליט. הפעל את מכונת ההנשמה ב 4 מ"ל / ק"ג וודא לחץ expiratory סוף חיובי (PEEP) הוא סביב 2 ס"מ / שעה2O.
    הערה: הגדרות ראשוניות אלה הן ספציפיות לניסוי. על כל החוקרים לקבוע את אסטרטגיות האוורור הטובות ביותר לניסויים בודדים.
  6. לאחר שעומק ההרדמה הנכון נפגש, בצע לפרוטומיה בקו האמצע מתהליך הקסיפואיד לסימפיזיס הערווה באמצעות זוג מספריים. לאחר מכן, בצעו סיבוב ויסצרלי מדיאלי-לטרלי ודמיינו את הווריד הנבוב התחתון בכבד באמצעות מכשיר קהה (IVC)36,37,38 (איור 4B). הזריקו הפרין לתוך IVC באמצעות מחט 20G (איור 4C).
  7. הפנה את תשומת הלב לצוואר וחתך את העור מחריץ עצם החזה ממש מתחת לזווית הלסת התחתונה עם זוג מספריים. לאחר מכן, התחילו לנתח לכיוון קנה הנשימה (איור 5A).
  8. בצוואר, נתחו בבוטות את שרירי הרצועה הדרושים כדי לחשוף את קנה הנשימה (איור 5B). בצע חתך רוחבי עם זוג מספריים בקנה הנשימה הקדמי בין טבעות הסחוס גדול מספיק עבור צינור endotracheal (ET) (כמה מילימטרים), אבל לא לחתוך דרך החלק האחורי של קנה הנשימה. הניחו תפר משי 5-0 סביב קנה הנשימה (איור 5C).
  9. הכנס את הצינור האנדוטרכאלי וחבר אותו למקומו באמצעות תפר משי 5-0 שהוזכר לעיל (איור 5D). חבר את צינור החוצן למכונת ההנשמה וודא התרוממות חזה תקינה.
  10. בצע sternotomy החציוני ולהיכנס לחלל החזה שוב באמצעות מספריים. הניחו מסירי קיר חזה כדי לחשוף את הלב והריאות (איור 6A). הימנע מכל מניפולציה בשוגג של הריאות, כפי שהם פריכים להפליא.
  11. הסר את בלוטת התימוס מהמדיאסטינום הקדמי על ידי שילוב של דיסקציה חדה (מספריים) וקהה. היזהר לא לפגוע בכלי דם גדולים או בריאות.
  12. זיהוי עורק הריאה (PA; איור 6B) והניחו סביבו תפר משי 5-0 כדי להתכונן לקנולציה (איור 6C). בשל האנטומיה המיקרוסקופית של כלי הדם הגדולים של החולדה, לעתים קרובות קל יותר למקם את התפר סביב הרשות הפלסטינית ואבי העורקים בו זמנית.
  13. בצעו חתך בקוטר 2-3 מ"מ במסלול יציאת החדר הימני (RVOT) באמצעות זוג מספריים (איור 6D-E) כדי למקם את צינורית העורקים בתוך הרשות הפלסטינית ולאבטח אותה במקומה בתפר 5-0 שתואר שלב קודם לכן (איור 6F).
  14. בצע חתך 5 מ"מ בחדר השמאלי (LV) וכן IVC אינפרא כבד באמצעות זוג מספריים כדי להרדים את החולדה. חברו במהירות את נוזל שימור הריאה לצינורית העורקית כדי לשטוף את הריאות בכ-20 מ"ל (איור 7A-B). יש לוודא שנוזל שימור הריאות מנותק לפני חיבורו לצינורית העורקית, שכן אמבולי אוויר מזיק מאוד לריאות.
  15. חבר את צינורית העורקים למעגל EVLP. הפעל את משאבת הרולר ואפשר לכמות קטנה של פרפוזט לזרום דרך הריאה והחוצה מהחדר השמאלי לתוך חלל בית החזה. ברגע שהשקע מתחיל לזרום החוצה מהאטריום השמאלי, כבו את משאבת הגלילה (איור 7C). תוך מתן אפשרות לפרבוסט לזרום, יש לוודא שלחץ הרשות אינו מזנק - מה שמעיד על חסימה או מיקום שגוי.
  16. הניחו מלקחיים קטנים ב-LV ומתחו בעדינות את טבעת המסתם המיטרלי, מה שיאפשר החדרה של צינורית האטריום השמאלית (LA) (איור 8A). הניחו עניבת משי 5-0 סביב הלב וקשרו באופן רופף (איור 8B).
  17. הכניסו את צינורית LA לתוך LV וקדמו את צינורית LA עד שניתן יהיה לראות אותה בתוך האטריום. סיימו את אבטחת לוס אנג'לס עם תפר 5-0 (איור 8C).
  18. זהה את הוושט ומהדק אותו עם hemostat קרוב ככל האפשר לסרעפת. חתכו את הוושט מתחת להמוסטאט כדי לוודא שאין שפך לתוך חלל בית החזה (איור 9A).
  19. בעזרת עמוד השדרה כקו מנחה, חתכו את כל חיבורי הרצועות המחברים את גוש הלב-ריאה למבנים הסובבים אותו באמצעות זוג מספריים (איור 9B). ברגע שבלוק הלב-ריאה נייד באופן חופשי, נתחו את קנה הנשימה מהצוואר ולבסוף חתכו את קנה הנשימה שמעל צינור החוצנים באמצעות זוג מספריים כדי לשחרר את בלוק הלב-ריאה (איור 9C).
  20. העבירו את בלוק הלב-ריאה למעיל החזה בתוך מעגל ה-EVLP וחברו את צינורית LA למעגל ה-EVLP (איור 9D). הפעל את משאבת הגלילה וחבר את צג ההנשמה.
  21. בדוק את מלכודת הבועות כדי לוודא שלא מוכנסים אמבולי אוויר למערכת.
  22. שנה באיטיות את הגדרות האוורור והזילוח לרמות הניסוי הרצויות במהלך 15 הדקות הראשונות 36,37,38. בנוסף, במהלך שלב ההאצה הראשוני הזה, הגדילו את קצב זרימת הזילוח לקצב ו/או ללחץ הרצויים.
  23. בנקודות זמן שנקבעו לניסוי, בדקו את רמות גזי הפרבוסט וכן בדיקות תפקודי ריאה.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

האימות של הפרפוזט מבוסס PolyhHb שלנו, ויתרה מכך, היציבות של הפרבוסט הזה במשך מספר שעות, מודגם באיור 10. במהלך 1 השעות הראשונות, כל הפרפוזטים שנבדקו (PolyhHb, Control (Williams Media + 5% HSA), מבוססי RBC) הראו ירידה קלה ב- LA pO2 (Post pO2). עם זאת, פרפוזט מבוסס RBC הראה ירידה משמעותית ב 1 שעה לעומת PolyhHb (p < 0.05). כאשר נבדקו במהלך השעות הבאות, גם ל-PolyhHb וגם ל-Control perfusates היה LA pO2 יציב, בעוד של-PolyhHb הייתה מגמה לא מובהקת (p >-0.05) של pO2 גבוה יותר (איור 10A). Delta pO2, כלומר, השינוי ב-LA pO2 מ-PApO 2, שוב ירד משמעותית לאחר שעה אחת בקבוצת הפרפוסטים של RBC (p <-0.05), בעוד שהוא נשאר יציב ב-PolyhHb ובקבוצת הבקרה עם מגמה לא מובהקת (p >-0.05) של pO2 גבוה יותר בקבוצת PolyhHb (איור 10B). LA pCO2 היה נמוך משמעותית בפרפוזט RBC ובפרפוסט הבקרה בהשוואה לפרפוזט PolyhHb לאחר השעה הראשונה (p < 0.05), וזה היה נכון במהלך השעות הבאות כאשר השוו PolyhHb ו-Control perfusate (איור 10C). לבסוף, דלתא pCO2 (כלומר, השינוי ב-LA pCO2 מ-PA pCO2) גדל באופן משמעותי בפרפוזט RBC לאחר שעה אחת (p <-0.05), ולאחר מספר שעות נשאר יציב הן ב-PolyhHb והן בפרפוזט הבקרה (איור 10D).

הנתונים הפיזיולוגיים של הריאות בזמן אמת שנאספו באמצעות תוכנת הרכישה מספקים מידע משלים לרמות הגזים המחלחלים (איור 11). התנגדות כלי דם ריאתיים (PVR) הראתה שוב כי פרפוזט RBC גדל באופן משמעותי במהלך השעה הראשונה (p < 0.05). במהלך השעות הנותרות, גם ל-PolyhHb וגם ל-Control perfusates היה PVR יציב ונמוך (איור 11A). השינוי במשקל הריאות גם עלה באופן משמעותי בפרפוזט RBC במהלך השעה הראשונה (p < 0.05) ועלה הן בפרפוסטט PolyhHb והן בפרפוסטט הבקרה במהלך השעות הנותרות עם משקל מעט גבוה יותר בפרפוסטט PolyhHb (איור 11B). לבסוף, ההיענות ירדה באופן משמעותי בקבוצת הפרפוסטים של RBC בתוך השעה הראשונה (p < 0.05), בעוד שהייתה ירידה לא משמעותית ב- PolyhHb ו- Control perfusate (p > 0.05), כאשר PolyhHb היה בעל התאימות הגבוהה ביותר לאחר 4 שעות (איור 11C).

במונחים של הצלחה טכנית ו/או כישלון (איור 12), מספר דברים שחשוב להפנות אליהם תשומת לב. באיור 12A, אנו יכולים לראות כשל allograft עקב נמק באונה העליונה הימנית עקב קריש אפשרי בתוך כלי הדם הריאתיים. באיור 12B אנו מציינים בצקת רקמות חמורה גם באונה הימנית, מה שמוביל לכישלון ניסויי. איור 12C-E מראה שימור ומראה נאותים של רקמות בתנאי ניסוי מתאימים. לבסוף, באיור 12F אנו יכולים לראות שימור רקמות אידיאלי לאחר שטיפה עם תמיסת שימור ריאות.

figure-results-1
איור 1: סינתזה וטיהור של PolyhHb בקנה מידה ניסיוני. (A) ביוריאקטור לפילמור. (B) תהליכי סינון זרימה משיקה (TFF) מוגדרים במקרר של 4°C. (C) תקריב של מערך TFF מקביל לשטיפת תאי הדם האדומים (RBC) וטיהור המוגלובין (Hb). (D) תקריב של מערכת TFF דו-שלבית לסדרת TFF לטיהור PolyhHb. כלי עבור שלבים 1 ו -2 ממוקמים משמאל ומימין של המסננים, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-2
איור 2: סקירה כללית של מעגל זילוח ריאות Ex vivo (EVLP). (A) שרטוט סכמטי של מעגל EVLP. (B) מיקום In vivo של צינורית עורק הריאה וצינורית פרוזדורים שמאלית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3
איור 3: כלי ניתוח המשמשים לזילוח ריאות ex vivo . (A) תפר משי. (B) מלקחיים עדינים (אורך בינוני). (C) מלקחיים עדינים (אורך ארוך). (D) מלקחיים מעוקלים בעלי קצוות עדינים. (E) מספריים של מאיו. (ו) צינורית קנה הנשימה. (G) צינורית עורק הריאה (PA). (H) צינורית פרוזדורים שמאלית (LA). (I) מחזירי כלוב צלעות. (י) מספריים קפיציים. (יא) מלקחיים של דבייקי. (יב) המוסטט. (M) מספריים קטנים. (N) מלקחיים קטנים מעוקלים בעלי קצה דק. (O) טנדרים של אדסון. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4
איור 4: מיקום כירורגי וחשיפת הווריד הנבוב התחתון (IVC). (A) מיקום חולדות לרכישת ריאות. (ב) חשיפת IVC אינפרא-כבד. (ג) שימורים של IVC והזרקת הפרין עם מחט 27G. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-5
איור 5: קנולציה של קנה הנשימה באמצעות הצינור האנדוטרכאלי (ET). (A) התחילו בחיתוך העור של אזור הצוואר. (B) לנתח את שרירי הרצועה ורקמת החיבור כדי לחשוף את קנה הנשימה. (C) ביצוע חתך רוחבי בקנה הנשימה הקדמי בין טבעות הסחוס הגדולות מספיק עבור צינור החוצן. (D) הכנס צינור ET לקנה הנשימה וחבר אותו למקומו באמצעות תפר משי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-6
איור 6: מיקום צינורית עורק הריאה. (A) חשיפת חלל בית החזה כדי להמחיש את הלב והריאות. (ב) זיהוי הרשות הפלסטינית ובידודה. (ג) הנחת התפר סביב הרשות הפלסטינית. (D) חיתוך חור קטן בדרכי יציאת החדר הימני (RVOT) עבור צינורית הרשות. (ה) מיקום נכון של צינורית הרש"פ בתוך הרשות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-7
איור 7: שטיפת הריאות באמצעות תמיסת שימור. (A) חיבור צינורית ההדחה לצינורית עורק הריאה (PA). (B) נוזל צלול צריך לצאת מהאטריום השמאלי (LA). (ג) חיבור צינורית הרשות הפלסטינית למעגל זילוח הריאות ex vivo כדי להבטיח זרימה ומיקום תקינים של צינורית הרשות הפלסטינית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-8
איור 8: מיקום צינורית פרוזדורים שמאלית (LA). (A). הרחבה עדינה של טבעת המסתם המיטרלי עם זוג מלקחיים. (B) הנחת תפר משי באופן רופף סביב החדר השמאלי (LV). הצבת צינורית LA בתוך האטריום השמאלי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-9
איור 9: חילוץ בלוק לב-ריאה. (A) קשירת הוושט מתחת להמוסטט. (B) ניתוח משחרר את גוש הלב-ריאה מעמוד השדרה. (ג) ניתוח קנה הנשימה. (D) חיבורים נכונים ומיקום של צינורית זילוח ריאות ex vivo (EVLP). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-10
איור 10. מבלבלים את רמות הגזים לאורך זמן. (A) פוסט pO2, כלומר פרוזדורים שמאליים (LA) pO2, מעל זילוח של 4 שעות. (B) Delta pO2, כלומר השינוי ב-LA pO2 מעורק הריאה (PA) pO2 על פני זילוח של 4 שעות. (C) פוסט pCO2, כלומר LA pO2, על פני זילוח של 4 שעות. (D) Delta pCO2, כלומר השינוי ב-LA pO2 מ-PA pO2 על פני זילוח של 4 שעות. כחול מייצג פרפוזאט PolyhHb, שחור מייצג פרפוזט בקרה (מדיה סטנדרטית של ויליאם) ואדום מייצג פרפוזאט מבוסס RBC. N=6 לקבוצה. קווי שגיאה מציינים סטיית תקן. מובהקות נבדקה באמצעות מבחן T של תלמיד, והיא מסומנת על ידי *, p < 0.05. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-11
איור 11. נתונים פיזיולוגיים ריאתיים בזמן אמת. (A) תנגודת כלי דם ריאתיים (PVR) מעל 4 שעות רפרפוזיה. (B) שינוי (מסומן ב-Δ) במשקל הריאה לאורך זמן. (ג) תאימות מעל 4 שעות זילוח. כחול מייצג פרפוזאט PolyhHb, שחור מייצג פרפוזט בקרה (מדיה סטנדרטית של ויליאם) ואדום מייצג פרפוזאט מבוסס RBC. N=6 לקבוצה. קווי שגיאה מציינים סטיית תקן. מובהקות נבדקה באמצעות מבחן T של תלמיד, והיא מסומנת על ידי *, p < 0.05. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-12
איור 12: תוצאות טכניות מייצגות. (A) כישלון השתל עקב אוטם באונה העליונה הימנית. (B) כישלון השתל עקב בצקת חמורה באונה הימנית. (C) קנולציה מוצלחת וזילוח של אלוגרפט ריאות עם RBC perfusate. (D) קנולציה מוצלחת וזילוח של אלוגרפט ריאות עם פרפוזט PolyhHb. (E) קנולציה מוצלחת וזילוח של אלוגרפט ריאתי עם פרפוזט סטנדרטי. (F) שימור רקמות אידיאלי לאחר שטיפה עם תמיסת שימור ריאות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפיתוח והבדיקות של פתרונות זילוח הוא מאמץ חדשני שרבים ברחבי העולם יוצאים אליו. באופן מסורתי, perfusates סטנדרטי להציע את היכולת להשעות זמן איסכמי ולהפחית את הפציעות הקשורות עם איסכמיה, כמו גם זילוח18. עם זאת, האבולוציה הבאה של EVLP היא לשפר את טכנולוגיית הפרפוזאט הנוכחית, כמו גם לשלב טיפולי תיקון וחידוש 39,40,41,42,43.

ה- PolyhHb המתואר בעבודה זו מסוגר בין 500 kDa ל- 0.2 מיקרומטר כדי למנוע מהחומר לצאת מהמעגל אל הריאה, מה שימנע התכווצות כלי דם ולחץ PA מוגבר30. זה קריטי כי לאורך כל שלבי פילמור של סינתזה זו, הלחץ החלקי של חמצן (pO2) נשמר בערך המתאים עבור המוצר הרצוי זיקה חמצן PolyhHb. זה כולל את כל התמיסות הנוספות לאורך התגובה (כלומר, קרוסלינקר, תמיסת מרווה וכו ') שיש pO2 תואם לביוריאקטור (כלומר, degassed עם חנקן, מחומצן, וכו '). יתרון מרכזי להליך סינתזה זה זה הוא שלמוצר הסופי יש שיווי משקל חמצן הניתן לשינוי כדי לאפשר יישומים שונים עם דרישות חמצן שונות (כלומר, זיקה נמוכה לחמצן PolyhHb לרפואת עירוי, זיקה מתונה לחמצן לזילוח ריאות, או זיקה גבוהה לחמצן לאספקת חמצן ממוקדת). כמו כן, חשוב לוודא כי קיים מנגנון חימום על הביוריאקטור שאינו גורם לחימום יתר לנקודות מגע, וכתוצאה מכך להיווצרות חלבונים פגומים. מצאנו שסליל נחושת בכל כלי השיט סיפק חימום/קירור אחיד יותר ומזיק פחות מאשר מעיל חימום מבודד בחלק החיצוני של הכלי (איור 1A).

בעוד הפיתוח של מודל חולדות EVLP אינו חדש37,38, ציינו מספר תחומים שיכולים להוביל לתוצאות משופרות. ראשית, יש צורך לבצע חתכים קטנים IVC עם ההקרבה כדי להבטיח שאין אוויר נוסף שיכול להיכנס לריאות דרך מחזור הדם. בעת שטיפת אלושתל הריאה עם תמיסת שימור הריאה, צבע לבן חיוור אחיד של הריאות מאפשר למיקרוכירורג לדעת שיש הצלחה טכנית בתהליך הרכש. אם עדיין יש ריאה בצבע ורוד בתוך הפרנכימה מומלץ לעיתים להתאים את צינורית הרשות כך שכל הריאה תהיה מחוררת באופן שווה. בעוד צינורית הרשות הפלסטינית היא לעתים קרובות החלק הקל יותר של ההליך להשלים, החדרת צינורית LA היא קצת יותר קשה. תמיד יש צורך להרחיב את טבעת המסתם המיטרלי על מנת שצינורית LA תגיע ללוס אנג'לס. עם זאת, זה חייב להיעשות בזהירות רבה כפי שקל לנקב את החדר או אטריה. ברגע שקצה הצינורית נמצא בתוך האטריה, הוא יכול לעתים קרובות לאבד את מקומו בעת אבטחת התפר סביב החדר. לעתים קרובות יש צורך להתאים את זווית השולחן (אופקית יותר) או להניח חתיכת גזה בתחתית הצינורית כך שתישאר במקומה.

מגבלות
יש כמה מגבלות למודל הזה. בעוד שזה מועיל להעריך את היעילות של perfusates ואת היכולת שלהם לשפר allografts פוטנציאלי, זה לא מודל השתלה שיכול לספר לנו in vivo תוצאות של perfusates שונים וטכנולוגיות. בנוסף, בעוד PolyhHb היא טכנולוגיית פרפוזט חדשה ומלהיבה, השימוש בה, יעילותה ומגבלותיה הפוטנציאליות יצטרכו להיות מוכחים עוד יותר בניסויים פרה-קליניים וקליניים נוספים בזילוח לפני שניתן יהיה לשקול אימוץ נרחב של טכנולוגיה זו.

מסקנות
כאן, הדגמנו את היישום של הדור הבא של PolyhHb perfusate ואת הפרוטוקול שבאמצעותו ניתן לבדוק פתרון זילוח זה במודל של EVLP חולדה. ככל שטכנולוגיית perfusate מתקדמת, יהיה זה יתרון לבחון את האפשרויות של שימוש ב- PolyhHb כתחליף פוטנציאלי לפרפוזטיםמסורתיים 30. דורות קודמים של PolyhHb הובילו לתופעות לוואי מזיקות בהתבסס על הרכבם; עם זאת, שיפורים בסינתזה יצרו פולימר שפחות סביר שהוא יוצא, יוביל לבצקת ובכך יגרום לפגיעה תאית30. עם PolyhHb, ניתן לבצע EVLP ללא צורך RBCs תוך עמידה בדרישה המטבולית של allografts ריאות. זה ללא ספק יאפשר תפקוד allograft טוב יותר ex vivo. עם זאת, יש צורך בתיקוף נוסף של PolyhHb הן בסביבה הפרה-קלינית והן בסביבה הקלינית. אנו מקווים שפרוטוקול זה יספק לקהילת מושתלי הריאה מידע מרכזי בתכנון ופיתוח פתרונות זילוח חדשניים, כמו גם את הפרוטוקולים המתאימים לבדיקתם במודלים קליניים רלוונטיים להשתלה תרגומית.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבור החומר המוצג בעבודה זו, A.F.P., A.G. ו- C.C. הם ממציאים בבקשת הפטנט האמריקאית PCT/US2022/041743. A.F.P., C.C., B.A.W. ו-S.M.B. הם ממציאים של בקשת פטנט אמריקאית PCT/US2023/017765.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה נתמך בנדיבות על ידי קרן משפחת ג'ול ופרנק בנסון ופרופסורת המחקר ג'ול ופרנק בנסון. B.A.W. נתמך חלקית על ידי R01HL143000 המענקים של המכונים הלאומיים לבריאות (NIH). A.F.P. נתמך על ידי מענקי NIH R01HL126945, R01EB021926, R01HL131720 ו- R01HL138116 ומענק מחקר רפואי ופיקוד הציוד של צבא ארה"ב W81XWH1810059. S.M.B. נתמך על ידי NIH R01 DK123475.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
מזרק אינסולין 10 סמ"ק 29 גרם x 1/2 אינץ' מחטB-D309301
30 ליטר זכוכית אצווה ביו-ריאקטוראייס זכוכית
30 גרם מחטיםרפואיותBD-305106
Baytril (אנרופלוקסצין) טבליות אנטיבקטריאליותElancoNA
סידן כלוריד דיהידראט (CaCl2.2H2O)סיגמא אולדריץ'10035-04-8CFBA של רינגר שונה
סוג 672הרווארד מכשיר731747
ערכת חיבור D150Cole-Parmer  VK 73-3763
Dumont #5 מלקחייםכלים מדעיים עדינים11252-50
Dumont Medical #5/45 מלקחיים - בזווית 45°כלי מדע עדינים11253-25
Ecoline Star Edition 003, E100 מחמם מיםLaudaLCK 1879
פג תוקף יחידות RBC אנושיות מופחתות, ארוזותמרכז רפואי וקסנר
שירותי הדם הקנדיים
Zen-Bio Inc
Fiberoxygenator D150הוגו סאקס אלקטרוניקPY2 73-3762
מלקחייםכלים מדעיים עדינים11027-12
גלוטראלדהיד (C5H8O2 70 wt%)סיגמא אולדריץ'111-30-8 (G7776)
Halsted-Mosquito HemostatRoboz SurgicalRS-7112
Heparin 30,000 יחידות לכל 30 מ"לAPP Pharmaceuticals
סרום אנושי אלבומין (HSA)OctaPharma Plasmaתוסף Perfusate
IL2 סט צינורות עבור מכשירהרווארד733842
IPL-2 מערכת זלוף ריאות בסיסיתמכשיר
קטמין 500 מ"ג לכל 5 מ"לJHP תרופות
צינורית אטריום שמאליתמכשיר הרווארד730712
Liqui-Cel EXF סדרת G420 מגע ממברנה3MG420מגע גז
תמיסת גלוקוז דקסטרן נמוכה באשלגן (perfadex)XVIVOשוטפת את הריאה
Masterflex צינורות מצופים פלטינום (גודל: 73,17,16,24)Cole-Palmer
N-Acetyl-L-cysteine (NALC, C5H9NO3S)Sigma Aldrich616-91-1 (A7250)עבור כלי נלג'ן לקטט של רינגר שונה
( 10 ליטר, 20 ליטר)כלי סינוןNalgene
משאבה פריסטלטית  איסמטק  ISM 827B
PES, 0.65 ומיקרו; m מודול TFFRepligenN02-E65U-07-N
PhysioSuiteKent Scientific CorporationPS-MSTAT-RT
פוליאתרסולפון (PES), 0.2 ומיקרו; m מודול TFFRepligenN02-S20U-05-N
פוליסולפון (PS), 500 kDa מודול TFFRepligenN02-P500-05-N
אשלגן כלורי (KCl)פישר סיינטיפיק7447-40-7עבור PBS
PowerLab 8/35  ADinstruments730045
צינורית עורק הריאהמכשיר הרווארד730710
צינורות ראש משאבה (גודל: 73,17,16,24)PharMed BPT
Puralube  משחת עינייםDechraNA
מספרייםכלי מדע עדינים14090-11
בקר סרוו SCP לזלוף מסוג 704מכשיר הרווארד732806
מאוורר בעלי חיים קטנים דגם 683מכשיר הרווארד55-000
נתרן כלורי (NaCl)פישר סיינטיפיק7647-14-5 (S271-10)עבור PBS ומי מלח
נתרן ציאנובורוהידריד (NaCNBH<תת>3)סיגמא אולדריץ25895-60-7
נתרן דיתיוניט (Na2S2O4)Sigma Aldrich7775-14-6
נתרן הידרוקסיד (NaOH)Fisher Scientific1310-73-2עבור לקטט
רינגר שונהנתרן לקטט (NaC<תת>3H5O3)סיגמא אולדריץ'867-56-1עבור לקטט רינגר שונה
נתרן פוספט דו-בסיסי (Na2HPO4)פישר סיינטיפיק7558-79-4עבור PBS
נתרן פוספט מונו-בסיסי (NaH2PO4)פישר סיינטיפיק7558-80-7עבור PBS
SomnoSuite מערכת הרדמה לבעלי חיים קטניםקנט סיינטיפיק קורפוריישןSS-MVG-מודול
Sprague-Dawley חולדותEnvigo
TAM-A מגבר מתמר מודול מודול 705/1הרווארד מכשיר73-0065
מגבר מתמר TAM-D סוג 705/2הרווארד  73-1793
מודול בקרת זמן TCM סוג 686מכשיר הרווארד731750
צינורית קנה הנשימהמכשיר הרווארד733557
סט צינורות לתא לחמכשירי הרווארד  73V83157
קלטת צינורותקול-פארמרIS 0649
פינצטה #5 DumostarKent Scientific Corporation  INS500085-A
פינצטה #5 נירוסטה, קנטסיינטיפיקIND500232
פינצטה #7 טיטניוםקנט סיינטיפיק קורפוריישן 
Tygon E-3603 צינורות 2.4 מ"מ מזהההרווארד מכשיר721017קו פרפוזה נכנס לריאה
Tygon E-3603 צינורות 3.2 מ"מ מזהההרווארד מכשיר721019קו פרפוזה עוזב ריאה
Vannas-Tubingen מספריים אביבכלי מדע עדינים15008-08
VCM מודול בקרת מאוורר סוג 681מכשירי הרווארד731741
William's E MediaGibco, ThermoFisher ScientificA12176-01תוסף פרפוזה קסילזין
100 מ"ג לכל 1 מ"לAkorn
עבור מגבר גשר תדר נושא הרווארדתמיסת ' INS600187

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. OPTN/SRTR 2021 annual data report: Lung. Am J Transplant. 23, 2 Suppl 1 S379-S442 (2023).">Valapour, M., et al. OPTN/SRTR 2021 annual data report: Lung. Am J Transplant. 23, 2 Suppl 1 S379-S442 (2023).
  2. Ex vivo lung perfusion in donation after circulatory death: A post hoc analysis of the normothermic Ex Vivo lung perfusion as an assessment of extended/marginal donors lungs trial. J Thorac Cardiovasc Surg. , 10.1016/j.jtcvs.2024.03.011 (2024).">Gouchoe, D. A., et al. Ex vivo lung perfusion in donation after circulatory death: A post hoc analysis of the normothermic Ex Vivo lung perfusion as an assessment of extended/marginal donors lungs trial. J Thorac Cardiovasc Surg. , 10.1016/j.jtcvs.2024.03.011 (2024).
  3. Trends in donation after circulatory death in lung transplantation in the United States: Impact of era. Transpl Int. 35, 10172(2022).">Bobba, C. M., et al. Trends in donation after circulatory death in lung transplantation in the United States: Impact of era. Transpl Int. 35, 10172(2022).
  4. Transplantation of lungs from a non-heart-beating donor. Lancet. 357 (9259), 825-829 (2001).">Steen, S., et al. Transplantation of lungs from a non-heart-beating donor. Lancet. 357 (9259), 825-829 (2001).
  5. Normothermic ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation. N Engl J Med. 364 (15), 1431-1440 (2011).">Cypel, M., et al. Normothermic ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation. N Engl J Med. 364 (15), 1431-1440 (2011).
  6. Ex vivo perfusion techniques: state of the art and potential applications. Intens Care Med. 45 (3), 354-356 (2019).">Cypel, M., Neyrinck, A., Machuca, T. N. Ex vivo perfusion techniques: state of the art and potential applications. Intens Care Med. 45 (3), 354-356 (2019).
  7. XPS™ Jensen lung as a low-cost, high-fidelity training adjunct to ex-vivo lung perfusion. Artif Organs. , 10.1111/aor.14623 (2023).">Gouchoe, D. A., et al. XPS™ Jensen lung as a low-cost, high-fidelity training adjunct to ex-vivo lung perfusion. Artif Organs. , 10.1111/aor.14623 (2023).
  8. Machine perfusion of thoracic organs. J Thorac Dis. 10, Suppl 8 S910-S923 (2018).">Van Raemdonck, D., Rega, F., Rex, S., Neyrinck, A. Machine perfusion of thoracic organs. J Thorac Dis. 10, Suppl 8 S910-S923 (2018).
  9. Ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation--state of the art. Eur J Cardiothorac Surg. 46 (5), 779-788 (2014).">Andreasson, A. S., Dark, J. H., Fisher, A. J. Ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation--state of the art. Eur J Cardiothorac Surg. 46 (5), 779-788 (2014).
  10. Ex vivo lung perfusion: A review of current and future application in lung transplantation. Pulm Ther. 8 (2), 149-165 (2022).">Ahmad, K., Pluhacek, J. L., Brown, A. W. Ex vivo lung perfusion: A review of current and future application in lung transplantation. Pulm Ther. 8 (2), 149-165 (2022).
  11. Biometric profiling to quantify lung injury through ex vivo lung perfusion following warm ischemia. Asaio j. 69 (8), e368-e375 (2023).">Kim, J. L., et al. Biometric profiling to quantify lung injury through ex vivo lung perfusion following warm ischemia. Asaio j. 69 (8), e368-e375 (2023).
  12. Acellular ex vivo lung perfusate silences pro-inflammatory signaling in human lung endothelial and epithelial cells. J Transl Med. 21 (1), 729(2023).">Jeon, J. E., et al. Acellular ex vivo lung perfusate silences pro-inflammatory signaling in human lung endothelial and epithelial cells. J Transl Med. 21 (1), 729(2023).
  13. Altered purine metabolism at reperfusion affects clinical outcome in lung transplantation. Thorax. 78 (3), 249-257 (2023).">Baciu, C., et al. Altered purine metabolism at reperfusion affects clinical outcome in lung transplantation. Thorax. 78 (3), 249-257 (2023).
  14. Evaluating the impact of ex vivo lung perfusion on organ transplantation: A retrospective cohort study. Ann Surg. 278 (2), 288-296 (2023).">Peel, J. K., et al. Evaluating the impact of ex vivo lung perfusion on organ transplantation: A retrospective cohort study. Ann Surg. 278 (2), 288-296 (2023).
  15. Determining the impact of ex vivo lung perfusion on hospital costs for lung transplantation: A retrospective cohort study. J Heart Lung Transpl. 42 (3), 356-367 (2023).">Peel, J. K., et al. Determining the impact of ex vivo lung perfusion on hospital costs for lung transplantation: A retrospective cohort study. J Heart Lung Transpl. 42 (3), 356-367 (2023).
  16. Normothermic ex vivo preservation with the portable Organ Care System Lung device for bilateral lung transplantation (INSPIRE): a randomised, open-label, non-inferiority, phase 3 study. Lancet Respir Med. 6 (5), 357-367 (2018).">Warnecke, G., et al. Normothermic ex vivo preservation with the portable Organ Care System Lung device for bilateral lung transplantation (INSPIRE): a randomised, open-label, non-inferiority, phase 3 study. Lancet Respir Med. 6 (5), 357-367 (2018).
  17. Portable normothermic ex vivo lung perfusion, ventilation, and functional assessment with the Organ Care System on donor lung use for transplantation from extended-criteria donors (EXPAND): a single-arm, pivotal trial. Lancet Resp Med. 7 (11), 975-984 (2019).">Loor, G., et al. Portable normothermic ex vivo lung perfusion, ventilation, and functional assessment with the Organ Care System on donor lung use for transplantation from extended-criteria donors (EXPAND): a single-arm, pivotal trial. Lancet Resp Med. 7 (11), 975-984 (2019).
  18. Prolonged EVLP using OCS lung: Cellular and acellular perfusates. Transplantation. 101 (10), 2303-2311 (2017).">Loor, G., et al. Prolonged EVLP using OCS lung: Cellular and acellular perfusates. Transplantation. 101 (10), 2303-2311 (2017).
  19. Mitochondria-targeted heme oxygenase-1 induces oxidative stress and mitochondrial dysfunction in macrophages, kidney fibroblasts and in chronic alcohol hepatotoxicity. Redox Biol. 2, 273-283 (2014).">Bansal, S., Biswas, G., Avadhani, N. G. Mitochondria-targeted heme oxygenase-1 induces oxidative stress and mitochondrial dysfunction in macrophages, kidney fibroblasts and in chronic alcohol hepatotoxicity. Redox Biol. 2, 273-283 (2014).
  20. Initial investigation on the feasibility of porcine red blood cells from genetically modified pigs as an alternative to human red blood cells for transfusion. Front Immunol. 14, 1298035(2023).">Park, S., et al. Initial investigation on the feasibility of porcine red blood cells from genetically modified pigs as an alternative to human red blood cells for transfusion. Front Immunol. 14, 1298035(2023).
  21. Continued decline in blood collection and transfusion in the United States-2015. Transfusion. 57, Suppl 2 1588-1598 (2017).">Ellingson, K. D., et al. Continued decline in blood collection and transfusion in the United States-2015. Transfusion. 57, Suppl 2 1588-1598 (2017).
  22. Pilot scale production and characterization of next generation high molecular weight and tense quaternary state polymerized human hemoglobin. Biotechnol Bioeng. 119 (12), 3447-3461 (2022).">Cuddington, C. T., et al. Pilot scale production and characterization of next generation high molecular weight and tense quaternary state polymerized human hemoglobin. Biotechnol Bioeng. 119 (12), 3447-3461 (2022).
  23. Human polymerized hemoglobin for the treatment of hemorrhagic shock when blood is unavailable: the USA multicenter trial. J Am Coll Surg. 208 (1), 1-13 (2009).">Moore, E. E., et al. Human polymerized hemoglobin for the treatment of hemorrhagic shock when blood is unavailable: the USA multicenter trial. J Am Coll Surg. 208 (1), 1-13 (2009).
  24. Impact of human-derived hemoglobin based oxygen vesicles as a machine perfusion solution for liver donation after cardiac death in a pig model. PLoS One. 14 (12), e0226183(2019).">Shonaka, T., et al. Impact of human-derived hemoglobin based oxygen vesicles as a machine perfusion solution for liver donation after cardiac death in a pig model. PLoS One. 14 (12), e0226183(2019).
  25. Hemoglobin-based oxygen carrier and convection enhanced oxygen transport in a hollow fiber bioreactor. Biotechnol Bioeng. 102 (6), 1603-1612 (2009).">Chen, G., Palmer, A. F. Hemoglobin-based oxygen carrier and convection enhanced oxygen transport in a hollow fiber bioreactor. Biotechnol Bioeng. 102 (6), 1603-1612 (2009).
  26. Development of zero-link polymers of hemoglobin, which do not extravasate and do not induce pressure increases upon infusion. Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol. 35 (1), 11-18 (2007).">Bucci, E., Kwansa, H., Koehler, R. C., Matheson, B. Development of zero-link polymers of hemoglobin, which do not extravasate and do not induce pressure increases upon infusion. Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol. 35 (1), 11-18 (2007).
  27. Haptoglobin preserves vascular nitric oxide signaling during hemolysis. Am J Respir Crit Care Med. 193 (10), 1111-1122 (2016).">Schaer, C. A., et al. Haptoglobin preserves vascular nitric oxide signaling during hemolysis. Am J Respir Crit Care Med. 193 (10), 1111-1122 (2016).
  28. Safety and efficacy of human polymerized hemoglobin on guinea pig resuscitation from hemorrhagic shock. Sci Rep. 12 (1), 20480(2022).">Muller, C. R., et al. Safety and efficacy of human polymerized hemoglobin on guinea pig resuscitation from hemorrhagic shock. Sci Rep. 12 (1), 20480(2022).
  29. Biophysical analysis and preclinical pharmacokinetics-pharmacodynamics of tangential flow filtration fractionated polymerized human hemoglobin as a red blood cell substitute. Biomacromolecules. 24 (4), 1855-1870 (2023).">Greenfield, A., et al. Biophysical analysis and preclinical pharmacokinetics-pharmacodynamics of tangential flow filtration fractionated polymerized human hemoglobin as a red blood cell substitute. Biomacromolecules. 24 (4), 1855-1870 (2023).
  30. Polymerized human hemoglobin-based oxygen carrier preserves lung allograft function during normothermic ex vivo lung perfusion. Asaio j. , 10.1097/mat.0000000000002118 (2024).">Cuddington, C., et al. Polymerized human hemoglobin-based oxygen carrier preserves lung allograft function during normothermic ex vivo lung perfusion. Asaio j. , 10.1097/mat.0000000000002118 (2024).
  31. Effects of the molecular mass of tense-state polymerized bovine hemoglobin on blood pressure and vasoconstriction. J Appl Physiol. 107 (5), 1548-1558 (2009).">Cabrales, P., et al. Effects of the molecular mass of tense-state polymerized bovine hemoglobin on blood pressure and vasoconstriction. J Appl Physiol. 107 (5), 1548-1558 (2009).
  32. Down selection of polymerized bovine hemoglobins for use as oxygen releasing therapeutics in a guinea pig model. Toxicol Sci. 127 (2), 567-581 (2012).">Baek, J. H., et al. Down selection of polymerized bovine hemoglobins for use as oxygen releasing therapeutics in a guinea pig model. Toxicol Sci. 127 (2), 567-581 (2012).
  33. Resuscitation from hemorrhagic shock with fresh and stored blood and polymerized hemoglobin. Shock. 54 (4), 464-473 (2020).">Williams, A. T., et al. Resuscitation from hemorrhagic shock with fresh and stored blood and polymerized hemoglobin. Shock. 54 (4), 464-473 (2020).
  34. Resuscitation from hemorrhagic shock after traumatic brain injury with polymerized hemoglobin. Sci Rep. 11 (1), 2509(2021).">Muller, C. R., et al. Resuscitation from hemorrhagic shock after traumatic brain injury with polymerized hemoglobin. Sci Rep. 11 (1), 2509(2021).
  35. The molecular size of bioengineered oxygen carriers determines tissue oxygenation in a hypercholesterolemia guinea pig model of hemorrhagic shock and resuscitation. Mol Pharm. 20 (11), 5739-5752 (2023).">Lamb, D. R., et al. The molecular size of bioengineered oxygen carriers determines tissue oxygenation in a hypercholesterolemia guinea pig model of hemorrhagic shock and resuscitation. Mol Pharm. 20 (11), 5739-5752 (2023).
  36. A novel negative pressure-flow waveform to ventilate lungs for normothermic ex vivo lung perfusion. Asaio j. 67 (1), 96-103 (2021).">Bobba, C. M., et al. A novel negative pressure-flow waveform to ventilate lungs for normothermic ex vivo lung perfusion. Asaio j. 67 (1), 96-103 (2021).
  37. Method of isolated ex vivo lung perfusion in a rat model: lessons learned from developing a rat EVLP program. J Vis Exp. (96), e52309(2015).">Nelson, K., et al. Method of isolated ex vivo lung perfusion in a rat model: lessons learned from developing a rat EVLP program. J Vis Exp. (96), e52309(2015).
  38. Animal models of ex vivo lung perfusion as a platform for transplantation research. World J Exp Med. 4 (2), 7-15 (2014).">Nelson, K., et al. Animal models of ex vivo lung perfusion as a platform for transplantation research. World J Exp Med. 4 (2), 7-15 (2014).
  39. Potential therapeutic targets for lung repair during human ex vivo lung perfusion. Eur Respir J. 55 (4), 1902222(2020).">Wong, A., et al. Potential therapeutic targets for lung repair during human ex vivo lung perfusion. Eur Respir J. 55 (4), 1902222(2020).
  40. The role of the endothelin-1 pathway as a biomarker for donor lung assessment in clinical ex vivo lung perfusion. J Heart Lung Transpl. 34 (6), 849-857 (2015).">Machuca, T. N., et al. The role of the endothelin-1 pathway as a biomarker for donor lung assessment in clinical ex vivo lung perfusion. J Heart Lung Transpl. 34 (6), 849-857 (2015).
  41. Mitsugumin 53 Mitigation of ischemia reperfusion injury in a mouse model. J Thorac Cardiovasc Surg. 10, 10.1016/j.jtcvs.2023.08.005 (2023).">Gouchoe, D. A., et al. Mitsugumin 53 Mitigation of ischemia reperfusion injury in a mouse model. J Thorac Cardiovasc Surg. 10, 10.1016/j.jtcvs.2023.08.005 (2023).
  42. The next frontier in lung transplantation: Protecting the endothelium and repairing organs for transplant utilizing MG53. Clin Transl Dis. 3 (6), e255(2023).">Gouchoe, D. A., Whitson, B. A., Zhu, H. The next frontier in lung transplantation: Protecting the endothelium and repairing organs for transplant utilizing MG53. Clin Transl Dis. 3 (6), e255(2023).
  43. MG53 mitigates warm ischemic lung injury in a murine model of transplantation. J Thorac Cardiovasc Surg. , 10.1016/j.jtcvs.2023.10.056 (2023).">Gouchoe, D. A., et al. MG53 mitigates warm ischemic lung injury in a murine model of transplantation. J Thorac Cardiovasc Surg. , 10.1016/j.jtcvs.2023.10.056 (2023).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Ex Vivo Lung PerfusionPolymerized HemoglobinOxygen CarrierLung TransplantationPerfusion SolutionPulmonary EdemaRat EVLP ModelPulmonary Vascular ResistanceLung ComplianceHemoglobin Based Perfusate

Related Articles