מתואר מודל מפורט וניתן לשחזור של השתלת עיניים שלמה בחזירים (WET), מהרכישה הכירורגית ועד התחלת פרפוזיה במכונה, המאפשר חקר שימור דינמי של WET בהשתלה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מתואר מודל מפורט וניתן לשחזור של השתלת עיניים שלמה בחזירים (WET), מהרכישה הכירורגית ועד התחלת פרפוזיה במכונה, המאפשר חקר שימור דינמי של WET בהשתלה.
השתלת העין השלמה הראשונה (WET) האנושית הציתה תקווה חדשה למטופלים שאיבדו ראייה עקב פציעה עינית חמורה, אך אתגרים משמעותיים עדיין צריכים להתמודד איתם לפני ששיקום הראייה באמצעות WET יהיה אפשרי. מבין אלה, אחד האתגרים הקריטיים ביותר הוא שימור אקס ויבו. גלגל העין, ובמיוחד מרכיביו העצביים כמו הרשתית ועצב הראייה, עובר התדרדרות מהירה ובלתי הפיכה תוך דקות אלא אם כן מובטחת שימור נכון. אחסון קר סטטי (SCS) נשאר התקן הזהב באלוטרנסטרנסלנטציה של כלי דם מרוכב (VCA), אך אינו מתאים לשימור WET ex vivo בשל חוסר יכולתו לדכא או לתמוך במטבוליזם מספיק, מה שמוביל לאובדן חיוניות ותפקוד השתל. פרפוזיה מכונה תת-נורתרמית (SNMP) הפכה לחלופה מבטיחה ל-SCS, ומציעה פוטנציאל לא רק לשמר שתלים אלא גם לשיקום שלהם. הקבוצה שלנו תרגמה בהצלחה את SNMP מהשתלות איברים מוצקים למספר מודלים של VCA, והדגימה את היתכנותה ויתרונותיה. כאן אנו מדווחים על יישום SNMP לשימור WET בחזירים, תוך פירוט המודל האנטומי ופרוטוקול השימור. גישה זו מהווה צעד משמעותי קדימה באופטימיזציה של טכניקות שימור והשתלת WET.
אלוטרנסנסנטלים מורכבים וסקולריים (VCAs) מהווים התקדמות משמעותית בניתוח שחזורי, ומציעים תוצאות אסתטיות ותפקודיות חסרות תקדים למטופלים עם נגעים מורכבים 1,2. עם זאת, אובדן ראייה הקשור לגלגל העין נותר מקור מרכזי לפגיעה בפנים. השתלת העין השלמה הראשונה (WET) לאחרונה הציתה תקווה חדשה למטופלים 3,4. למרות שהראייה לא הוחזרה, הדמיה פונקציונלית הראתה הפעלה קורטיקלית בתגובה לגירוי אור, ואלקטרורטינוגרפיה (ERG) הראתה תגובה קהה אך מוכרת של קולטני האור5. למרות הישגים טכניים יוצאי דופן, אתגרים משמעותיים עדיין יש להתמודד איתם כדי להפוך את WET הפונקציונלי למציאות קלינית. גלגל העין רגיש מאוד לאיסכמיה, והרשתית ועצב הראייה סובלים מהתדרדרות בלתי הפיכה תוך דקות מזמן האיסכמיה החמה (WIT) אלא אם נשמרים רמות חמצון ו-pH תקינות6. לכן, WET מציבה אתגרים ספציפיים בתחום ה-VCA, ויש לקחת בחשבון גורמים רבים, כולל המקטעים האחוריים והקדמיים, וכן רכיבים חוץ-עיניים. במיוחד, השרירים קריטיים להשגת תוצאות תפקודיות מוצלחות, שכן הם רגישים מאוד לפציעות איסכמיה חמה, שמחמירות עוד יותר על ידי איסכמיה-רפווזיה 7,8. מחסור בחמצן מוביל לנזק לתאים ולשחרור דפוסים מולקולריים הקשורים לנזק (DAMPs). בעת ההחזרה, ה-DAMPs הללו מפעילים את מערכת החיסון של המקבל, גורמים לדלקת ולחדירת תאי מערכת החיסון. סביבה דלקתית זו מאיצה את הדחייה על ידי קידום הצגת אנטיגן והפעלת תאי T9. בנוסף להתמודדות עם אתגרים כמו חיבור מחדש של עצב הראייה, WET ידרוש טכניקות פרפוזיה אקס ביבו אופטימליות כדי למנוע נזק הנגרם מ-WIT או אחסון קר סטטי (SCS) ולבסוף להשיג שיקום ראייה 5,7,9,10,11.
פרפוזיה במכונה (MP) מבוססת היטב בהשתלות איברים מוצקים כאמצעי למניעת פגיעות איסכמיה-רפווזיה 12,13,14, כאשר פרפוזיה מכונה תת-נורמתרמית (SNMP) הראתה תוצאות טובות יותר לעומת SCS במודלים שונים 15,16,17. הצלחנו לתרגם SNMP על פני מודלים של בעלי חיים, החל מכרסמים18,19 ועד חזירים 20,21,22, ולפני זמן קצר פרימטים לא-אנושיים23. SNMP לא רק הוכיח את יעילותו בשימור השתלים לתקופות ממושכות, אלא גם הראה פוטנציאל בשיקום השתלים ובהפחתת פגיעות איסכמיות חמות, מה שמאפשר שתילה בטוחה עד 24 שעות לאחר רכישת24,25 שעות. בזכות יכולתו לשמור חלקית על חילוף החומרים של התאים, SNMP פותח גם דרכים חדשות על ידי הפיכת שלב השימור לפלטפורמה אבחנתית, טיפולית והכנה מוקדמת שניתן לשלב בפרוטוקולי השתילה מחדש והשתלות ב-VCA. פיתחנו פרוטוקול SNMP אופטימלי המותאם במיוחד ל-VCAs ויישמנו אותו בתרחיש המאתגר הזה של השתלת עיניים שלמה.
במחקר זה, SNMP משמש לשימור איברים מחומצן ודינמי בטמפרטורת סביבה (כ-20 מעלות צלזיוס). טכניקה זו עושה שימוש במשאבה פריסטלטית וחמצן כדי להזרים ולחמצן את הפרפוזאט. נעשה שימוש במודל חזיר, הרלוונטי מאוד למחקרים על השתלת WET ושימור בשל הדמיון הפיזיולוגי שלו לבני אדם, גודל כלי דומה והיעדר ייחודי של דופן אורביטליתלטרלית 26,27,28. תכונה זו הופכת אותה למתאימה במיוחד לניסויים אקס ויבו ולמחקרים אלוטרנסרפנצ'לנטיים, שכן העורק התרדמי החיצוני והעורק האופתלי מחוברים ישירות, מה שמאפשר לקבל את ה-WET רק דרך העורק הקרוטידי החיצוני והוורידים הג'וגולריים מבלי לדרוש דיסקציה תוך-גולגולתית לניסויים אקס ויבו וב-vivo העתלה אורטופית או הטרוטופית. הרכש מתבצע לאחר מוות במחזור הדם, בהתאם לתרומה לאחר פרוטוקולי מוות לבבי ומאפשר עיכוב ברכישה עד לקטיף איברים מוצקים נוספים. לכן, מודל זה בוחן עוד את הפוטנציאל של SNMP בשיקום שתלים רגישים במיוחד לאחר איסכמיה חמה ותומך בפיתוח טכניקות שימור WET במעבדות השתלות מבוססות שכבר מתמקדות באיברים אחרים, תוך שמירה על עקרונות "3-R" של עידון, הפחתה והחלפה29,30. יתרה מזאת, הוא נשאר רלוונטי לרכש פועם לב בעקבות צעדים דומים. המטרה היא להקים מודל שימור אמין המבוסס על הפדיקולות החיצוניות של הקרוטיד והצוואר היורדי ולהעריך את היתכנותו לשימור דינמי. מסופקים צעדים פרוצדורליים מפורטים, הכוללים רכישת שחיתות, שימור והיבטים מרכזיים של יישום SNMP.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אישור מוסדי למחקר זה התקבל מהוועדה המקומית לטיפול ושימוש בבעלי חיים מוסדיים (פרוטוקול #2024N000205). כל עבודות בעלי החיים פעלו לפי הנחיות מחקר בעלי חיים: דיווח על ניסויים בחיים 31 והיו בהתאם להמלצות משרד סקירת ושימוש בבעלי חיים של צבא ארה"ב (ACURO)32. כל ה-WETs נרכשו מחזירים שעברו הליכי רכישת איברים סופיים, בהתאם לעקרונות "3-R"33. בעלי חיים במשקל שבין 30 ק"ג ל-50 ק"ג הושמתו באמצעות הפחדת דם לאחר קבלת 100 IU לקילוגרם הפארין, והשתלות WET השמאליות שימשו לניסויים. ה-WETs הנכונים שימשו כבקרים. רכישת האיברים התבצעה לאחר המוות עם פחות מ-180 דקות של איסכמיה חמה. ראו את טבלת החומרים לפרטים על כל החומרים והציוד המשמשים בפרוטוקול.
הערה: הנתונים נרשמו בגיליון אלקטרוני (למשל, אקסל), וניתוחים סטטיסטיים בוצעו באמצעות תוכנה סטטיסטית מתאימה (למשל, GraphPad Prism). סיכון האלפא נקבע על 5% והיה דו-זנב. עבור כל משתנה שנבדק, נקבעו ממוצע ושגיאת תקן של הממוצע. מבחן ספירמן שימש לחקר מתאמים בין פרמטרי הפרפוזיה.
1. הכנת פרפוזיה במכונה (יום לפני הניסוי)
2. רכישת WET לאחר המוות
הערה: כדי לדמות תרומה לאחר מוות לבבי ו/או רכישה לאחר המוות, יש להמתים את החיה בהתאם להנחיות המקומיות של ה-IACUC. מעדיפים דימום על פני הזרקת פנטוברביטל תוך ורידית כדי למנוע רעילות תרופתית שעלולה להפריע למחקר.
3. הכנה לפרפוזיה
4. פרפוזיה במכונה תת-נורמתרמית
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בדיקת היתכנות ראשונית נערכה במשך תקופה של 6 שעות SNMP, ואחריה שעתיים של פרפוזיה נורתורמית (NMP) עם דם מלא כדי להעריך את הרפרפוזיה התקינה של כל השתל ולדמות השתילה מחדש. במהלך שלב SNMP נצפתה יציאה יציבה, וסימולציית ההחזרה הדם המלא שהראתה הצליחה לצבוע מחדש של כל השתל. פרמטרי הפרפוזיה אישרו עוד יותר את היתכנות הטכניקה (איור משלים 3).
בסדרה הבאה של 7 שכפולים, בוצעו ניסויים בקצב זרימה נמוך ויציב, שנע בין 2 מ"ל לדקה ל-3 מ"ל לדקה, מה שהוביל ללחץ עורקי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יותר משני עשורים לאחר המקרים הקליניים הראשונים, VCA ממשיכה להתמודד עם אתגרים אימונולוגיים ושימור חיצוניים משמעותיים, ומגבילים את זמינותההנרחבת 37. אתגרים אלו בולטים אף יותר במקרה של WET, שמציע הזדמנויות מרגשות לשיקום הראייה אך מציב מכשולים ייחודיים, כגון השגת חיבור מחדש מוצלח של עצב הראייה, שמירה על תפקוד המקטע הקדמי והאחורי, ושמירה על שלמות המבנים הפריאורביטליים. במקרה של VCAs עיניים, חשוב במיוחד למנוע פגיעה איסכמית לעין לפני ההשתלה, שכן הרשתית עלולה לסב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חלק מהסופרים מצהירים על תחומי עניין מתחרים. לד"ר אויגון, ללוש וסטרולו יש בקשות פטנט רלוונטיות למחקר זה. לד"ר קורקוט אויגון וד"ר בסאק אויגון יש אינטרס פיננסי והם משרתים במועצה המייעצת המדעית של Sylvatica Biotech Inc., חברה המתמקדת בפיתוח טכנולוגיית שימור איברים בטמפרטורה תת-אפסית גבוהה. אינטרסים מתחרים עבור חוקרי MGH מנוהלים על ידי ה-MGB בהתאם למדיניות ניגוד העניינים שלהם. כל המחברים הנותרים מצהירים שאין ניגוד עניינים.
עבודה זו מומנה חלקית על ידי המכונים הלאומיים לבריאות תחת מענק מס' R01AR082825 (BEU), R01EB028782 (KU), משרד ההגנה RTRP RT240044 (KU, AGL, CLC), Shriners Children's 84308 (YB), ותת-הפרס ARPA-H לשנת הכספים 25.1065.001 (CLC), ועל ידי הקרן הלאומית למדע במסגרת מענק מס' EEC 1941543 (KU). HO ו-YB קיבלו מימון מקרן הגזים. התמיכה מ-Société Française de Chirurgie Plastique, Reconstructrice et Esthétique (SOFCPRE, צרפת) ל-HO ול-YB מוערכת מאוד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אדסון פורספס | כלי המדע המדויק | 11019-12 | כלי ניתוחי |
| מערכת חמצון אפיניטי פיקסי | מדטרוניק | BBP241 | אוקסיגנטור |
| אנגיוקת' (24 גרם) | בקטון דיקינסון | 381112 | קטטר קנולציה |
| אלבומין סרום בובין | סיגמא-אלדריץ' | A9647 | רכיב הפרפוזאט |
| סידן כלוריד די-הידראט | סיגמא-אלדריץ' | 223506 | רכיב הפרפוזאט |
| פחמן דו-חמצני | איירגז | UN3156 | תערובת חמצן פחמן דו-חמצני GAS |
| קטטר 24 G | דאצ'ר | 921048 | קנולציית עורקים |
| D-(+)-גלוקוז מונוהידראט | סיגמא-אלדריץ' | 49159 | רכיב הפרפוזאט |
| דקסמתזון | סיגמא-אלדריץ' | D2915 | רכיב הפרפוזאט |
| דקסטרן | תרמו-מדעי | 406271000 | רכיב הפרפוזאט |
| מלקחי מרחיב | AROSurgical | 11.946.1102 | כלי ניתוחי |
| אקסל | מיקרוסופט | גיליון אלקטרוני | |
| הזרקת נתרן בהפארין | יוג'יה פארמה | 63739-953-25 | רכיב הפרפוזאט |
| הומולין אינסולין רגיל אנושי | לילי | 0002-8215-01 | רכיב הפרפוזאט |
| הידרוקורטיזון נתרן סוקסינאט | פייזר | 0009-0011-03 | רכיב הפרפוזאט |
| ליגקליפ | אתיקון | MCS20 | קליפים וסקולריים כירורגיים |
| חותך עצמות ליסטון | כלי המדע המדויק | 16104-19 | כלי ניתוחי |
| מגנזיום כלוריד הקשה-הידראט | סיגמא-אלדריץ' | M9272 | רכיב הפרפוזאט |
| מאסטרפלקס L/S | קול-פרמר | 77200-32 | משאבת גלגלים |
| מלקחיים מיקרוכירורגיים | כלי המדע המדויק | 11253-20 | כלי ניתוחי |
| מעלית פריוסטיל | AROSurgical | 46.415.18 | כלי ניתוחי |
| פוליאתילן גליקול 35000 | סיגמא-אלדריץ' | 25322-68-3 | רכיב הפרפוזאט |
| כלוריד אשלגן | סיגמא-אלדריץ' | 7447-40-7 | רכיב הפרפוזאט |
| מד לחץ, נייד, PM-P-1 | מערכות אינסטרומנטציה | PM-P-1 | חיישן לחץ |
| Prism | GraphPad | V. 10.1.1 | תוכנת ניתוח סטטיסטי |
| רדנוטי תא עמידה במלכודת בועות | רדנוטי | 130149 | מלכודת בועות |
| RAPIDPoint 500 | סימנס | 500 | מערכת גזי הדם |
| מסור ריפרוקטיטי | סטרייקר | 5100-37 | כלי ניתוחי |
| רונג'ר | כלי המדע המדויק | 16002-18 | כלי ניתוחי |
| להב סכין (n15) | כלי המדע המדויק | 10015-00 | כלי ניתוחי |
| להב סכין (n23) | כלי המדע המדויק | 10023-00 | כלי ניתוחי |
| תפר משי 3-0 | אתיקון | P683H | תפר |
| נתרן ביקרבונט | סיגמא-אלדריץ' | S5761 | רכיב הפרפוזאט |
| כלוריד נתרן | סיגמא-אלדריץ' | S9888 | רכיב הפרפוזאט |
| נתרן הידרוקסיד | סיגמא-אלדריץ' | 72068 | רכיב הפרפוזאט |
| נתרן פוספט מונובסיק דיהידראט | סיגמא-אלדריץ' | 71505 | רכיב הפרפוזאט |
| מספריים של סטיבנס | AROSurgical | 07.367.13 | כלי ניתוחי |
| מזרק 1 מ"ל | BD | 309659 | רכישת דגימות |
| מזרק 10 מ"ל | דאצ'ר | 300912 | שטיפת השתל |
| מצלמה תרמית | פליר וואן | https://www.flir.fr/products/flir-one-gen-3/?vertical=condition+monitoring&segment=solutions | ניטור טמפרפוזיה |
| צינורות (n° 16) | מאסטרפלקס | 13-310-282 | הגדרת פרפוזיה במכונה |
| ונקומיצין הידרוכלוריד | תרופות מנוהלות על Slate | 70436-021-82 | רכיב הפרפוזאט |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.