外科的調達から機械灌流開始までの詳細かつ再現可能な豚全身眼移植モデル(WET)を記述し、移植におけるWET動的保存の研究を可能にします。
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外科的調達から機械灌流開始までの詳細かつ再現可能な豚全身眼移植モデル(WET)を記述し、移植におけるWET動的保存の研究を可能にします。
初のヒト全眼移植(WET)は、重度の眼科損傷で視力を失った患者に新たな希望をもたらしましたが、WET(視覚)による視力回復が可能になるまでには依然として大きな課題が残っています。その中でも最も重要な課題の一つが、 体外 保存です。眼球、特に網膜や視神経などの神経成分は、適切な保存が確保されない限り数分以内に急速かつ不可逆的な変性を遂げます。静的冷蔵(SCS)は血管化複合型アロ移植(VCA)におけるゴールドスタンダードであり続けていますが、代謝を十分に抑制または支援できず、移植片の生存率や機能の低下につながるため、WET の体外 保存には適していません。亜膜性機械灌流(SNMP)はSCSの有望な代替手段として浮上しており、移植片を保存するだけでなく再調整も可能としています。私たちのグループは、SNMPを固形臓器移植から複数のVCAモデルへ成功裏に移植し、その実現可能性と利点を示しました。ここでは、豚におけるWET保存のためのSNMPの応用を報告し、解剖モデルと保存プロトコルを詳述します。このアプローチは、WET(湿水)保存および移植技術の最適化において大きな前進を示しています。
血管化複合異種移植(VCA)は再建手術における大きな進歩を示し、複雑な病変を持つ患者に対して比類なき美的および機能的アウトカムを提供します1,2。しかし、眼球に関連した視力低下は顔面損傷の主要な障害の原因であり続けています。最近の初の全眼移植(WET)は、患者さん3,4に新たな希望をもたらしました。視力は回復しませんでしたが、機能的画像診断では光刺激に対する皮質活性化が示され、網膜電図(ERG)では光に対する光受容体の反応が鈍化しましたが認識可能であることが示されました。卓越した技術的偉業にもかかわらず、機能的WETを臨床的現実にするためには依然として多くの課題が残っています。眼球は虚血に非常に敏感であり、適切な酸素供給とpHレベルが維持されない限り、網膜と視神経は温虚血時間(WIT)の数分以内に不可逆的な変性を起こします6。したがって、WETはVCA分野で特有の課題を抱え、後部・前部両節、さらに眼外成分を含む複数の要因を考慮する必要があります。特に、筋肉は温空血損傷に非常に脆弱であり、虚血再灌流によってさらに悪化するため、機能的成果の成功に不可欠です。酸素不足は細胞損傷を引き起こし、損傷関連分子パターン(DAMP)の放出を引き起こします。再灌流後、これらのDAMPは受容者の免疫システムを活性化し、炎症と免疫細胞の浸潤を引き起こします。この炎症環境は抗原提示とT細胞活性化を促進することで拒絶反応を加速させます。視神経再結合などの課題を克服するとともに、WETはWITや静的冷蔵(SCS)による損傷を防ぐために最適化された体外灌流技術を必要とし、最終的には視力回復5,7,9,10,11を目指します。
機械灌流(MP)は、虚血再灌流損傷を防ぐための固形臓器移植の方法として確立されており(12,13,14)、亜膜性機械灌流(SNMP)は様々なモデルでSCSよりも優れた結果を示しました(15,16,17)。私たちは、齧歯類18,19から豚20,21,22、そして最近では非ヒト霊長類23に至るまでの動物モデルにSNMPを成功裏に翻訳しました。SNMPは移植片の長期保存に有効であることが証明されただけでなく、移植片の再調整や温空虚血損傷の軽減にも応用可能であり、採集後24時間まで安全な再植が可能です。細胞代謝を部分的に維持できる能力により、SNMPは保存段階を診断、治療、前処理プラットフォームへと変換し、VCAの再植植および移植プロトコルに統合できる新たな道を開きます。私たちはVCAに特化した最適化されたSNMPプロトコルを開発し、この難しい全眼移植のシナリオに適用しました。
本研究では、SNMPを室温(約20°C)での酸素飽和・動的臓器保存に用いています。この技術は、蠕動ポンプと酸素供給装置を用いて、灌流液を循環させて酸素供給します。豚モデルが用いられており、生理学的人体的類似性、類似の血管大きさ、そして側眼窩壁の特有の不在から、WET移植と保存の研究に非常に関連性が高い。この特徴により、外頸動脈と眼動脈が直接接続されているため、WETは外頸動脈および頸静脈のみから取得でき、体外実験や生体内での頭蓋解離を必要とせずに体内移植研究に特に適していますオルソトピックまたはヘテロトピア再植植。採集は循環死後に行われ、心臓死後の提供プロトコルと整合し、他の固形臓器摘出まで採集を遅らせることを可能にします。したがって、このモデルは温空缺血後の高感度移植片の再調整におけるSNMPの可能性をさらに探求し、既存の移植研究室で他の臓器に焦点を当て、「3-R」の精緻化、還元、置換の原則に従ってWET保存技術の開発を支援します29,30.さらに、同様の手順を踏む心臓の調達にも依然として関連性があります。目標は、外頸動脈および頸静脈の脚に基づく信頼性の高い保存モデルを確立し、動的保存の実現可能性を評価することです。グラフト調達、保存、SNMP実施の重要な側面を含む詳細な手続き手順が提供されています。
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本研究の機関承認は、地元の施設動物ケア・利用委員会(プロトコル #2024N000205)から取得されました。すべての動物実験は「動物研究: 生体内 実験報告ガイドライン31 」に従い、米陸軍動物ケア・利用審査局(ACURO)32の勧告に従って行われました。すべてのWETは「3-R」原則に従い、末期臓器調達手続きを受ける豚から調達されました。体重30kgから50kgの動物は、100IU/kgのヘパリン投与後に失血で安楽死させ、実験には残存性WET移植片が使用されました。適切なWETが制御装置として機能しました。臓器採取は死後、温かい虚血が180分未満で行われました。プロトコルで使用されるすべての試薬および装置の詳細については 、材料表 を参照してください。
注:データはスプレッドシート(例:Excel)に記録され、統計解析は適切な統計ソフトウェア(例:GraphPad Prism)を用いて行われました。アルファリスクは5%に設定され、両側のものでした。監視対象の各変数に対して、その平均誤差と標準誤差が決定されました。スピアマン検定は灌流パラメータ間の相関関係を研究するために用いられました。
1. 機械灌流準備(実験1日前)
2. 検死後のWET調達
注意:心臓死後の提供や死後の採集を模擬するには、動物は地域のIACUCガイドラインに従って安楽死されるべきです。薬剤毒性の妨げとなる研究を避けるため、静脈内ペントバルビタール注射よりも出血性出血を推奨します。
3. 灌流準備
4. サブノーママウスマシン灌流
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6時間のSNMPの予備的実現可能性試験を実施し、その後2時間の全血を用いた正常な機械灌流(NMP)を実施し、全グラフトの適切な再灌流と再植のシミュレーションを行いました。SNMPフェーズでは安定した流出が観察され、その後の全血再灌流シミュレーションでグラフト全体の着色が成功したことが示されました。灌流パラメータはこの技術の実現可能性をさらに裏付けました(補足図3)。
その後の7回の重複では、安定した低流量のレメン(2 mL/minから3 mL/minの範囲)で実験を行い、灌流開始時の平均動脈圧は57.6 ± 4.0 mmHgから始まり、実験終了までに徐々に低下し、灌流終了時には平均値36.7 ± 4.2 mmHgに達しました。灌流終了時の平均体重増加は9.3±3.3%でした。血管圧と重量プロファイルの代表例は 図3に示されています。
2つの異なる灌流相が特定されました...
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最初の臨床症例から20年以上経った今も、VCAは依然として大きな免疫学的および 体外 保存の課題に直面しており、その広範な利用を制限しています。これらの課題は、視力回復に期待を寄せるものの、視神経再接続の成功、前後節の機能維持、眼窩周囲構造の健全性維持など、独自の障害を伴います。眼のVCAの場合、適切な酸素供給とpHレベルが維持されなければ網膜が数分以内に不可逆的な機能喪失を遂げる可能性があるため、移植前に虚血性損傷を防ぐことが特に重要です。6;したがって、保存の質と持続時間の向上は、視力回復の実現率を最大化するために、WETを臨床現場に成功裏に移行させるために極めて重要です。機械灌流は最近、VCAにおける潜在的な解決策として浮上しており、固形臓器保存の改善に成功した実績を基に、ここではその応用範囲をWETに示します。
本報告書は、WETの 体外 保存のためのプロトコルを紹介します。豚...
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一部の著者は利益相反を宣言します。ウイグン博士、レロウチ博士、セトルロ博士は本研究に関連する特許出願を持っています。コルクット・ウイグン博士とバサク・ウイグン博士は、高氷点下臓器保存技術の開発に注力するシルバティカ・バイオテック社の科学諮問委員会に財務的利害関係を持ち、科学諮問委員会のメンバーを務めています。MGHの調査員に対する利益相反は、MGBが利益相反ポリシーに従って管理しています。残りの著者全員が利益相反を認めていない。
この研究は、国立衛生研究所(NIH)の補助金No R01AR082825(BEU)、R01EB028782(KU)、DoD RTRP RT240044(KU、AGL、CLC)、Shriners Children's 84308(YB)、ARPA-HサブアワードFY25.1065.001(CLC)、および国立科学財団(NSF)からの助成金番号のもとの一部資金提供を受けました。EEC 1941543(KU)。HOとYBはFondation des Gueules Casséesから資金提供を受けました。フランス外科矯形・再建・エステティック外科協会(SOFCPRE、フランス)からのHOおよびYBへの支援に大変感謝しています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アドソン鉗子 | ファインサイエンスツール | 11019-12 | 手術用工具 |
| アフィニティ・ピクシー酸素供給システム | メドトロニック | BBP241 | オキシゲネーター |
| アンジオカテーテル(24 G) | ベクトン・ディキンソン | 381112 | キャニュレーションカテーテル |
| ボビン血清アルブミン | シグマ・オルドリッチ | A9647 | パーフューゼート成分 |
| 二水和カルシウム塩化物 | シグマ・オルドリッチ | 223506 | パーフューゼート成分 |
| 二酸化炭素 酸素 | エアガス | UN3156 | 二酸化炭素・酸素混合物およびnbsp;ガス  |
| カテーテル 24 G | ドゥッチャー | 921048 | 動脈の流管 |
| D-(+)-グルコース一水和物 | シグマ・オルドリッチ | 49159 | パーフューゼート成分 |
| デキサメタゾン | シグマ・オルドリッチ | D2915 | パーフューゼート成分 |
| デクストレン | 熱力学 | 406271000 | パーフューゼート成分 |
| 拡張鉗子 | AROSurgical | 11.946.1102 | 手術用工具 |
| Excel | マイクロソフト | スプレッドシート | |
| ヘパリンナトリウム注射 | ユージア・ファーマ | 63739-953-25 | パーフューゼート成分 |
| ヒュムリン レギュラーインスリン ヒト | リリー | 0002-8215-01 | パーフューゼート成分 |
| ヒドロコルチゾンナトリウム・スクシネート | ファイザー | 0009-0011-03 | パーフューゼート成分 |
| リガクリップ | エティコン | MCS20 | 外科用血管クリップ |
| リストン・ボーンカッター | ファインサイエンスツール | 16104-19 | 手術用工具 |
| 塩化マグネシウムヘキサハイドレート | シグマ・オルドリッチ | M9272 | パーフューゼート成分 |
| マスターフレックスL/S(マスターフレックス) | コール・パーマー | 77200-32 | ローラーポンプ |
| 顕微外科用鉗子 | ファインサイエンスツール | 11253-20 | 手術用工具 |
| 骨膜エレベーター | AROSurgical | 46.415.18 | 手術用工具 |
| ポリエチレングリコール35000 | シグマ・オルドリッチ | 25322-68-3 | パーフューゼート成分 |
| 塩化カリウム | シグマ・オルドリッチ | 7447-40-7 | パーフューゼート成分 |
| 圧力モニター、携帯型、PM-P-1 | リビングシステム計測 | PM-P-1 | 圧力センサー |
| プリズム | グラフパッド | v. 10.1.1 | 統計解析ソフトウェア |
| Radnoti バブルトラップコンプライアンスチャンバー | ラドノティ | 130149 | バブルトラップ |
| RAPIDPoint 500 | シーメンス | 500 | 血液ガスシステム |
| リプロケーティングソー | ストライカー | 5100-37 | 手術用工具 |
| ロンジュール | ファインサイエンスツール | 16002-18 | 手術用工具 |
| メス刃(n15) | ファインサイエンスツール | 10015-00 | 手術用工具 |
| メス用刃(n23) | ファインサイエンスツール | 10023-00 | 手術用工具 |
| シルク縫合 3-0 | エティコン | P683H | 縫合 |
| 重炭酸ナトリウム | シグマ・オルドリッチ | S5761 | パーフューゼート成分 |
| 塩化ナトリウム | シグマ・オルドリッチ | S9888 | パーフューゼート成分 |
| 水酸化ナトリウム | シグマ・オルドリッチ | 72068 | パーフューゼート成分 |
| リン酸ナトリウムモノバシク二水和物; | シグマ・オルドリッチ | 71505 | パーフューゼート成分 |
| スティーブンス・ハサミ | AROSurgical | 07.367.13 | 手術用工具 |
| シリンジ 1 mL | BD | 309659 | サンプル調達 |
| 注射器 10 mL | ドゥッチャー | 300912 | グラフトフラッシュ |
| サーマルカメラ | フリップ・ワン | https://www.flir.fr/products/flir-one-gen-3/?vertical=condition+monitoring&segment=solutions | 灌流温度モニタリング |
| チュービング(n°16) | マスターフレックス | 13-310-282 | 機械灌流装置 |
| バンコマイシン塩酸塩 | スレート・ラン・ファーマシューティカルズ | 70436-021-82 | パーフューゼート成分 |
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