이 프로토콜은 쥐의 정소성 좌측 폐 이식을 위한 개선된 기술을 설명하며, 수술의 어려움을 줄이고 생존율을 개선하는 데 중점을 둡니다.
이 프로토콜은 쥐의 정소성 좌측 폐 이식을 위한 개선된 기술을 설명하며, 수술의 어려움을 줄이고 생존율을 개선하는 데 중점을 둡니다.
쥐 왼쪽 폐 정소성 이식 모델은 폐 이식 연구에서 필수적인 도구입니다. 폐 이식은 복잡한 절차이지만 커프 기술의 도입으로 복잡성이 크게 줄었습니다. 대부분의 외과의는 교육 후에 이 기술을 마스터할 수 있지만 학습 곡선이 길고 모델 생존율이 낮기 때문에 적용이 제한적이었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 우리는 기증자의 폐 적출, 변형 및 이식을 포함하는 높은 반복성을 가진 개선된 기술을 제안합니다. 이전 방법과 비교했을 때, 본 연구의 개선 사항은 주로 기증자 폐 적출, 기증자 폐 변형 및 기증자 폐 이식의 해부에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 수정은 절차를 단순화하고, 운영상의 어려움을 줄이며, 반복성을 높입니다. 또한 시술 중 냉허혈 및 온열 허혈 시간이 단축되어 이식 성공률이 더욱 향상되었습니다. 우리의 연구는 쥐 폐 이식 모델에 대한 보다 효율적이고 재현 가능한 기술적 기반을 제공하여 폐 이식에 대한 향후 연구를 지원합니다.
폐 이식은 현재 최근 몇 년 동안 급속히 발전한 말기 폐 질환에 대한 유일하고 효과적인 치료법입니다. 현재 전 세계적으로 10만 건 이상의 폐 이식 수술이 완료되었지만,1 폐 이식 후 5년 및 10년 생존율은 각각 54%와 32%에 불과합니다2. 다른 고형 장기 이식과 비교했을 때, 폐 이식 후 생존율을 높여야 한다3. 폐 이식 후 수혜자의 생존율에 영향을 미치는 주요 요인은 일차 이식편 기능 장애, 급성 거부 반응, 만성 폐 동종이식 기능 장애, 폐 감염 등 다양한 심각한 합병증이 원인이다 4,5. 쥐 폐 이식 모델은 이러한 문제를 연구하는 데 유용한 도구이지만, 기술적인 어려움으로 인해 널리 채택되지 못하고 있습니다. 이 절차는 여러 실험실에서 보고되었지만 가파른 학습 곡선, 높은 수술 후 합병증 비율 및 낮은 생존율을 포함하여 연구원의 접근성을 제한합니다.
이 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위해 고안된 개선된 정소성 폐 이식 기술을 제시합니다. 당사의 방법은 기존 프로토콜을 기반으로 하지만 커프 준비, 문턱 구조 절개, 기증자 폐 고정 및 최적화된 문합 기술을 포함한 주요 개선 사항을 도입합니다. 이러한 개선을 통해 최소한의 장비로 한 명의 외과의가 시술을 수행할 수 있고, 문합 난이도가 감소하고, 냉허혈 시간과 온열 허혈 시간이 단축되고, 궁극적으로 모델의 성공률이 향상됩니다. 이 접근법은 폐 이식에서 보다 강력하고 재현 가능한 기초 연구를 지원하는 것을 목표로 합니다.
모든 동물 실험은 Guangzhou Lai'an Technology Co., Ltd.의 동물 윤리 위원회의 승인을 받았습니다(승인 번호 G2024129). 이 실험은 6-8 주령, 체중 250-300g의 수컷 루이스 쥐를 대상으로 수행되었습니다. 쥐는 12시간의 라이트/다크 사이클(라이트: 25lux) 아래에서 사육되었으며 음식과 물을 자유롭게 이용할 수 있었습니다.
1. 커프스 준비(그림 1)
2. 기증자 폐 적출(그림 2)
3. 기증자 폐 변형(그림 3)
4. 기증자 폐 이식(그림 4)
30마리의 쥐를 대상으로 폐 이식 과정의 각 단계의 수술 시간을 기록했습니다. 커프 준비 시간, 기증자 폐 적출 시기, 한랭 허혈 및 온열 허혈 시기를 표 1에 나타내었습니다. 개선된 방법을 사용하여 예비 교육을 거쳐 이식 수술의 성공률이 100%에 도달했습니다. 이 기술은 폐 이식 후 합병증에 대한 후속 연구를 지원할 수 있습니다. 우리는 이 기술을 2년 이상 사용해 왔습니다. 다음 그림은 커프 제작 (그림 1), 기증자 폐 적출 (그림 2C), 기증자 폐 변형 (그림 3)부터 기증자 폐 이식 (그림 4) 및 수술 결과 평가 (그림 5)에 이르는 과정을 보여줍니다. 신유전자 이식 6개월 후, 수혜자에 대해 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상 및 병리학적 평가를 수행했습니다. 우리는 CT 영상에서 이식된 폐의 환기가 가짜 수술 그룹과 유사하게 양호하다는 것을 발견했습니다(폐 이식 없이 개흉술만 해당). 가짜 수술군과 자가 우측 폐 간에 생체 외 폐의 거시적 외관에는 유의한 차이가 없었으며, Hematoxylin-Eosin (HE) 염색 결과에서 뚜렷한 병리학적 변화는 발견되지 않았습니다. 요약하면, 우리의 쥐 왼쪽 폐 orthotopic 폐 이식은 성공적이었으며, 이 기술의 성숙은 폐 이식 후 다른 질병 모델 구축을 위한 토대를 마련했습니다.

그림 1: 커프 준비. (A) 다양한 크기의 IV 캐뉼라 및 커프 절단 날. (B) 5배 확대. 현미경으로 커프를 절단합니다. 스케일 바 = 1mm. (C) PA(16G), PV(16G) 및 Br(14G)용 커프. 약어: IV = 정맥 주사; PA = 폐동맥; PV = 폐정맥; Br = 기관지. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 기증자의 폐 적출. (A) 기증자의 기관내 삽관. (B) 기증자 폐 관류. (C) 깨끗하고 관류된 기증자 폐를 얼음 위에 놓습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: 기증자 폐 변형. (A) PA를 해제합니다. (B) Br을 해제하고 접합합니다. (C) PV(D-F)를 해제하고 PA, Br 및 PV를 커프에 연속적으로 고정합니다. 모든 현미경 이미지는 5배 배율로 캡처되었습니다. 축척 막대 = 1mm. 약어: PA = 폐동맥; PV = 폐정맥; Br = 기관지. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4: 기증자 폐 이식. (A) 수혜자는 자동 온도 조절 수술대에 고정되었습니다. 흉벽이 열렸다. 그리고 왼쪽 폐를 수축시켜 절개 부위에 고정시켰다. (B) 힐라 구조물을 해제하고 차단합니다. (C) 미리 묶인 수술 매듭. (D) PA, Br 및 PV의 원위 끝을 작게 절개합니다. (E) 헤파린화 식염수로 씻어냅니다. (여,지) PA, Br 및 PV의 순차적인 문합. (H) 지혈 클립을 열어 환기와 혈액 순환을 허용합니다. (I) 수혜자의 왼쪽 폐 절제술. (J) 기증자의 폐를 흉강으로 되돌려 놓습니다. (K) 상자를 닫습니다. (L) 수신자가 깨어날 때까지 기다립니다. 모든 현미경 이미지는 5배 배율로 캡처되었습니다. 축척 막대 = 1mm. 약어: PA = 폐동맥; PV = 폐정맥; Br = 기관지. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5: 이식 후 평가. 가짜 수술 그룹은 이식 없이 개흉술만 받았다. 샘플의 CT 영상 촬영 및 병리학적 평가는 6개월 후에 수행되었습니다. 이식군은 합성유전자 이식을 받았고 6개월 후 CT 영상 및 병리학적 평가를 받았다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 절차 | 작동 시간(분) |
| 커프 준비 | 3.2±0.38 |
| 기증자 폐 수확 | 9.85±0.60분 |
| 한랭허혈 | 29.96±2.77분 |
| 따뜻한 허혈 | 12.62±2.35 |
표 1: 각 절차의 작동 시간. 커프 준비: 3개의 커프(PA, PV 및 Br용 커프 포함)를 만드는 데 걸린 총 시간, 기증자 폐 적출: 기증자로부터 기증자 폐를 제거하는 데 걸린 시간. 한랭허혈: 기증자의 폐가 얼음 위에 유지되는 기간. 온난성 허혈: 기증자의 폐를 얼음에서 제거한 후 재관류까지 걸리는 시간. 약어: PA = 폐동맥; PV = 폐정맥; Br = 기관지.
쥐 폐 이식 모델은 폐 이식에 대한 기초 연구 분야에서 일반적으로 사용되는 모델입니다. 그것은 잘 인간 폐 이식의 병태 생리학 과정을 시뮬레이션 할 수 있습니다. 쥐는 또한 빠른 번식과 저렴한 비용의 장점이 있습니다. Mizuta et al.6 은 1989년에 처음으로 커프 기술을 사용하여 이 모델의 난이도를 크게 줄였습니다. 그러나 작업의 복잡성으로 인해 많은 연구자들은 여전히 주저하고 있습니다.
커프를 준비하는 과정에서 대부분의 연구자들은 비슷한 모양의 커프를 만들었습니다. Wu et al.7 은 문합 과정에서 매듭이 미끄러지는 것을 방지하기 위해 커프 중간에 함몰을 만들었지만 문합을 수행하기 위해 두 사람이 필요했기 때문에 의심할 여지 없이 인력과 재료비가 증가할 것입니다. 일부 연구자들은 커프의 꼬리를 더 매끄럽게 만들기 위해 수정하기도 했지만8, 커프를 이식하기 전에 커프의 꼬리를 제거하지 않았기 때문에 커프가 수혜자에서 혈관과 기도를 비틀거나 접히기 쉽게 만들었습니다.
커프 크기 선택과 관련하여, 이전 연구에서는 수혜자의 체중이 270g 미만인 경우 PA에 18G 커프를 사용해야 하며, 수혜자의 체중이 270g을 초과하는 경우 16G 커프를 사용해야 한다고 제안했습니다9. 일부 연구자들은 또한 18G 커프 7,10을 균일하게 사용합니다. 기증자 폐 변형과 관련하여, Tian 등8은 기증자의 폐를 자체 설계한 배양 접시에 넣어 폐혈관과 Br을 고정시켜 기증자가 커프에 쉽게 고정할 수 있도록 했습니다. 그러나 이 방법은 특수 혈관 클램프가 필요하며 기증자 폐의 냉허혈 시간을 줄이는 데 이점이 없습니다. 수용자 문합 과정에서 최근 연구에서는 진자 문합 방법8이 보고되었습니다. 그러나 이 방법에는 기기 및 장비에 대한 엄격한 요구 사항이 있습니다. 초보자는 종종 몇 가지 핵심 장비를 구하는 데 어려움을 겪고 문합 과정에서 높은 장력으로 인해 문합 시간이 길어지고 심지어 혈관이 찢어질 위험에 직면합니다.
일부 연구자는 문합 과정에서 먼저 PV 문합을 수행합니다. 그들은 PV 문합이 가장 어려운 단계라고 생각합니다. PV를 먼저 문합하면 기증자의 폐가 움직일 수 있는 충분한 공간이 있는지 확인할 수 있습니다. 그러나 PV는 Br 및 PA보다 강하기 때문에 Br 및 PA10을 문합할 때 PV 커프가 떨어지거나 정맥이 찢어질 위험이 있습니다. 일부 연구자들은 문합 중 오른쪽 반앙와위 자세 8,11 또는 앙와위 자세를 사용하여 긴장을 줄이려고 노력했습니다. 그러나 오른쪽 가슴을 패딩하는 방법은 기관내관의 각도를 변화시키고 기도 압력을 증가시킨다7. 위의 연구자들은 커프 생산, 기증자 폐 변형 및 기증자 폐 이식에 혁신을 일으켰습니다. 이 모델은 많은 연구자들에 의해 개선되었지만 널리 홍보되고 적용되지는 않았습니다.
이번 연구에서는 연구자들이 이 모델을 더 빨리 마스터할 수 있기를 바라며 커프 생성, 기증자 폐 변형 및 기증자 폐 이식을 개선했습니다. 16G 커프는 인성이 더 좋아 동맥에 쉽게 문합할 수 있고 커프에 좋은 혈류를 보장할 수 있는 충분한 공간이 있기 때문에 PA 커프로 16G 정맥 내주 바늘 캐뉼라를 선택했습니다. 18G 커프는 수혜자 PA의 내경보다 현저히 작기 때문에 원활한 혈류에 도움이 되지 않으며, 문합 과정에서 커프가 너무 작고 수혜자의 PA 벽 사이의 충분한 마찰이 부족하여 문합이 어려워지고 커프가 쉽게 미끄러집니다.
Br 및 PV 커프의 크기 선택에 관해서는 대부분의 연구자가 비교적 일관된 의견을 가지고 있습니다. Br 문합 폐색의 발생을 최소화하기 위해 선택한 Br 커프는 가능한 한 커야 한다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 커프의 치료에서, Hiroaki et al.6은 마찰을 증가시키기 위해 커프 표면에 약간의 노치를 만들었고, 일부 연구자들은 꼬리가 없는 커프를 사용했다12,13. 본 연구에서는 지혈 겸자로 고정을 용이하게 하기 위해 꼬리가 있는 커프를 사용했습니다. PA, Br 및 PV를 고정한 후 꼬리를 제거했습니다. 이 방법은 커프에 PA, Br 및 PV를 고정하는 시간을 절약할 수 있으며 문합 후 수취인의 커프 꼬리 움직임으로 인한 혈관 및 기증자 폐의 손상을 방지할 수 있습니다.
기증자 폐가 변형되는 동안 복잡한 해부학적 구조는 기증자 폐의 냉간 허혈 시간을 증가시킵니다. 이 연구에서는 기증자 폐의 표면과 바닥을 미리 다듬은 멸균 렌즈 종이로 덮고 기증자 폐를 멸균 배양 접시에 놓은 다음 얼음 위에 올려 변형시켰습니다. 기증자 폐의 표면을 덮고 있는 멸균 렌즈 종이는 미리 냉각된 식염수로 약간 적셔졌습니다. 이는 기증자 폐의 수분을 보장하고 기증자 폐가 겸자에 의해 손상되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 문턱 구조를 분리할 때 좌우 폐의 위치를 조정하기 위한 충분한 마찰을 제공하여 문턱 해부학적 구조를 완전히 노출시키고 PA, Br 및 PV를 기증자 폐의 등쪽에서 빠르게 분리합니다. 이전 연구에서는 거즈를 기증자 폐 표면에 놓았습니다 7,10,14. 거즈 중간의 큰 틈으로 인해 기증자의 폐는 분리 과정에서 겸자에 의해 쉽게 손상되어 결국 기흉으로 이어졌습니다. 우리의 방법은 PA, Br, PV 및 기타 구조를 신속하게 해제하고 기증자 폐의 냉간 허혈 시간을 단축할 수 있습니다.
기증자 폐 이식 단계에서 수혜자의 왼쪽 폐를 흉부 앞쪽에 고정하는 것은 수혜자의 해부학적 구조와 더 밀접하게 정렬됩니다. 우리는 기증자의 폐와 수혜자의 혈관 및 기관지 사이의 문합 긴장을 현저히 감소시켜 수술의 어려움과 수술 후 합병증의 위험을 낮췄습니다. 또한, 흉곽 뒤쪽 공간이 상대적으로 더 커서 수술 기구의 조작과 기증자 폐의 이식을 용이하게 합니다. 이와는 대조적으로, 대부분의 이전 연구에서는 접종자의 왼쪽 폐를 등쪽에 고정시켰다 7,8,12. 이 접근 방식은 문합 과정에서 더 큰 긴장을 유발하여 수술의 어려움과 수술 후 합병증의 위험을 증가시킵니다. 또한, 전방 흉강(anterior thoracic cavity)의 제한된 수술 공간은 수술 기구의 유연성을 제한할 수 있습니다.
마지막으로, 이 접근 방식은 이식자의 폐를 광범위하게 후퇴시켜야 하며, 이는 기계적 손상의 위험을 증가시킬 수 있습니다. 또한, 문합 전에 수혜자의 왼쪽 폐를 유지하고 그 위에 플랫폼을 다듬었습니다. 이것은 문합 중에 기증자 폐의 더 나은 배치와 위치 조정을 용이하게 했습니다. 이전 연구에서는 문합 전에 수혜자의 폐 그루터기를 완전히 제거하고 PA, PV 및 Br을 쉽게 혈관 파열을 유발할 수 있는 고정 기구15로 고정했습니다. 문합 전에는 혈전을 제거하고 혈전색전증 합병증을 예방하기 위해 혈관 세척에 헤파린 식염수를 사용해야 합니다. 이는 이전의 많은 연구에서 보고된 바 있다 7,10,16. 그러나 많은 연구자들은 문합 과정에서 기포가 쉽게 유입되어 공기 색전증으로 이어질 수 있다는 사실에 주의를 기울이지 않았습니다. 이 절차에서는 고운 면봉을 사용하여 수혜자의 혈관과 기증자 커프에서 더 큰 기포를 제거하여 공기 색전증을 효과적으로 예방합니다. 더 작은 기포는 흡수될 수 있으며 심각한 문제를 일으키지 않습니다.
문합 절차에서는 폐동맥(PA)을 먼저 다루고 기관지(Br)를 차례로 다루고 폐정맥으로 마무리합니다. 이 순차적 접근 방식은 PA의 우수한 탄성으로 인해 전략적으로 채택되며, 이는 후속 정맥 문합 중 과도한 장력으로 인한 혈관 손상 또는 커프 변위의 위험을 최소화합니다. PV 또는 Br의 원발성 문합은 혈관 또는 기관지 파열뿐만 아니라 긴장 관련 합병증으로 인한 커프 이동을 유발할 수 있습니다. 체계적인 교육 프로토콜과 반복적인 연습을 통해 이 최적화된 시퀀스는 기술적 복잡성을 줄이고 작업 성공률을 높이는 데 상당한 이점을 보여주었습니다. 특히, 우리의 접근 방식은 100% 문합 성공률을 달성하여 유사한 연구에서 보고된 결과를 능가합니다. 이식 시술 중 시술자는 한 손으로 절개 부위의 가장자리를 후퇴시키고 기증자 커프를 수혜자 내강에 삽입하고 한 손으로 매듭을 지어 고정하기만 하면 됩니다. 한 손으로 고정하고 매듭을 지을 수 있는 이 기술은 인력 요구 사항을 크게 줄이고 수술 효율성을 향상시킵니다. 따라서 본 연구는 쥐 좌측 폐 정소성 이식 방법을 개선하고, 외과적 수술의 시간과 어려움을 줄이며, 이 모델의 반복성을 향상시켰다.
이 연구는 중국 국립자연과학재단(National Natural Science Foundation of China, 보조금 번호 82470103), 우제핑(Wu Jieping) 의학재단 특별 연구 보조금(보조금 번호 320.6750.2025-01-1), 중국의학교육협회(China Medical Education Association, 보조금 번호 ZJWYH-2023-YIZHI-003), 호흡기 질환 국가 핵심 연구소의 임상 역학 연구 프로젝트(보조금 번호. SKLRD-L-202504), 광저우 임상특성기술사업(보조금 번호 2023C-TS10), 광저우 의과대학 연구역량강화 프로그램의 주요 임상연구프로젝트(보조금 번호. GMUCR2024-01007)을 참조하십시오.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 식염수 0.9% | 호프바이오 | HBPP008-100 | |
| 10cm 멸균 페트리 접시 | 베크먼 | 10cm 플라스틱 페트리 접시 | |
| 16G 기관 삽관 가이드 와이어 | 베 | - | |
| Dumont 파인 집게#7-곡선/11.5 cm | 에스테 | 11271-30 | |
| 눈 가위 10cm 직선 샤프 | 징중 | Y00030 | |
| 지혈(곡선 전체 치아) 겸자 | 징중 | 제31180 | |
| 헤파린 나트륨 용액 | Leagene | R10119 | |
| 인트로칸 바늘 14 G 버터플라이 바늘 | B.브라운 | 4254210B | |
| 인트로 칸 바늘 16G 버터 플라이 바늘 | B.브라운 | 4254171B | |
| LED 이중 섬유 냉광원 램프 | RWD | 76312 | |
| 렌즈 클리닝 페이퍼 | 킴벌리 | 34155 | |
| 루이스 쥐 | 광저우 딘 유전자 기술 유한 회사 (광저우, 중국) | ||
| 의료용 면봉 | 우승자/웬지안 | 10cm× 50 개 | |
| 의료용 바늘 홀더 | 청허 | - | |
| 의료용 멸균 주사기 | 우승자/웬지안 | 20ml | |
| 의료용 수술용 가위 12.5 cm 직선 샤프 | 푸룬 | PL1251 | |
| 의료용 테이프 | 웬셴 | 1527 | |
| 의료용 조직 겸자 | RWD | 제30607 | |
| 의료용 티타늄 눈꺼풀 견인기 | 유디캉 | - | |
| 마이크로 곡선 겸자 | 징중 | JzCrWA3050 0.3/140 밀리미터 | |
| 미세혈관 지혈 겸자 12.5cm 곡선 | 진중 | W40350 | |
| 미세혈관 지혈 겸자 12.5cm 스트레이트 | 진중 | W40340 | |
| 마이크로 CT | 핀삼 | SNC-100 | |
| 미니어처 혈관 클립 | 에스테 | 18055-06 | |
| 다채널 소동물 마취기 | RWD | R550 | |
| 신경외과 응고 키트, 응고 키트 | 에스테 | 18010-00 | |
| 펜토바르비탈 나트륨 | 시그마 | P3761 | |
| 뾰족한 면봉 | 다른 | 1000 개 | |
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| 멸균 면봉 | 보셩티아나이 | 작은 크기 | |
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| 바늘로 봉합 | 링차오 | 8-0 | |
| 바늘로 봉합 | 링차오 | 6-0 | |
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