Method Article

Изучение альтернативных перфузионных решений с использованием полимеризованных носителей кислорода на основе гемоглобина нового поколения в модели перфузии легких Ex vivo крыс 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

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

В данной статье мы описываем применение в качестве перфузата кислородного носителя на основе полимеризованного гемоглобина человека (PolyhHb) и протокол, в котором этот перфузионный раствор может быть протестирован на модели перфузии легких ex vivo крыс.

Abstract

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

Трансплантация легких затруднена из-за отсутствия подходящих доноров. Ранее доноры, которые считались маргинальными или неадекватными, отбрасывались. Тем не менее, новые и захватывающие технологии, такие как перфузия легких ex vivo (EVLP), предлагают поставщикам услуг по трансплантации легких расширенную оценку маргинальных донорских аллотрансплантатов. Эта платформа динамической оценки привела к увеличению трансплантации легких и позволила поставщикам услуг использовать доноров, которые ранее были отбракованы, тем самым расширив пул доноров. В современных методах перфузии используются клеточные или бесклеточные перфугаты, и оба имеют явные преимущества и недостатки. Перфузионный состав имеет решающее значение для поддержания гомеостатической среды, обеспечения адекватной метаболической поддержки, уменьшения воспаления и гибели клеток и, в конечном итоге, улучшения функции органов. Перфузионные растворы должны содержать достаточную концентрацию белка для поддержания соответствующего онкотического давления. Тем не менее, современные перфузионные растворы часто приводят к экстравазации жидкости через легочный эндотелий, что приводит к непреднамеренному отеку и повреждению легких. Таким образом, необходимо разработать новые решения для перфузии, которые предотвращают чрезмерное повреждение при сохранении надлежащего клеточного гомеостаза. Здесь мы описываем применение в качестве перфузата полимеризованного переносчика кислорода на основе гемоглобина человека (PolyhHb) и протокол, в котором этот перфузионный раствор может быть протестирован на модели EVLP крысы. Цель данного исследования состоит в том, чтобы предоставить сообществу специалистов по трансплантации легких ключевую информацию о проектировании и разработке новых перфузионных решений, а также надлежащие протоколы для их тестирования в клинически значимых моделях трансляционной трансплантации.

Introduction

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

Как и любая область трансплантации солидных органов, трансплантация легких страдает от нехватки донорских органов. Для того, чтобы увеличить пул доноров, были проведены значительные исследования, посвященные изучению потенциала аллотрансплантатов, которые когда-то считались непригодными для трансплантации, т.е. доноров с расширенными критериями (ECD). Эти аллотрансплантаты можно считать ECD по целому ряду причин, включая сомнительное качество, плохую функцию, инфекцию, травму, длительные периоды ишемии в тепле или холоде, а также преклонный возраст 1,2 года. В некоторых случаях, когда эти легкие пригодны для немедленнойтрансплантации3, врачам и реципиентам часто бывает выгодно оценить эти легкие в течение дополнительного времени, чтобы определить их пригодность для трансплантации. Перфузия легких ex vivo (ЭВЛП) – это такая технология, которая позволяет проводить расширенную оценку потенциальных аллотрансплантатов легких в замкнутом контуре вне донора 2,4,5,6,7, что дает поставщику услуг по трансплантации возможность определить пригодность для трансплантации. ЭВЛП продемонстрировала способность адекватно оценивать донорские органы 8,9,10,11, уменьшать последствия ишемического реперфузионного повреждения (ИРИ)12,13 и увеличивать пул доноров14,15, тем самым делая трансплантацию легких более доступным методом лечения для всех.

В целом, система EVLP представляет собой замкнутую систему с вентиляционным контуром (достигается путем подключения аппарата ИВЛ к трахее для подачи воздуха в систему) и сосудистым контуром (достигается путем соединения левого предсердия (LA) с легочной артерией (PA) с помощью трубки)7. Сосудистый контур имеет перфузат, проходящий через трубку, который обеспечивает легкие жизненно важными питательными веществами и кислородом, ограничивая время ишемии холода (CIT)5,8,16,17. Этот раствор может быть либо на основе крови (т.е. путем добавления упакованных эритроцитов (PRBCs))16,17, либо на основе аклелярных клеток (т.е. без PRBCs)4,5. Тем не менее, есть несколько заметных недостатков использования PRBC. При использовании PRBC от доноров, умерших от травмы, или доноров с мертвым мозгом (BDD), эти жидкости часто содержат большое количество воспалительных цитокинов, которые могут увеличивать повреждение клеток во время EVLP, а также повышать уровни внеклеточного гемоглобина (Hb), гема, железа и фрагментов клеток, которые наносят дополнительный ущерб клеткам18,19. Кроме того, поскольку эти доноры часто являются мультиорганными, сбор PRBC до их закупки может привести к уменьшению объема крови у донора и, как следствие, к увеличению ишемии всех органов. При использовании PRBC из другого источника, поставщики могут столкнуться с нехваткой крови, поскольку это дефицитный материал сам по себе20,21. Наконец, PRBC склонны к механическому лизису в цепи EVLP независимо от их источника, высвобождая Hb и другие компоненты, которые способствуют повреждению клеток.

Таким образом, по многим причинам может быть выгодно использовать искусственный заменитель эритроцитов, т.е. переносчики кислорода на основе гемоглобина (HBOC), в качестве добавки перфузата. Одним из особенно перспективных HBOC является полимеризованный гемоглобин человека (PolyhHb). PolyhHb синтезируют из Hb, очищенного из просроченных PRBCs, которые были признаны непригодными для немедленного переливания22. Было показано, что они являются жизнеспособными кровезаменителями при геморрагическом шоке23 и трансплантации24 и могут производиться в больших количествах22. Тем не менее, широкомасштабное внедрение PolyhHb не увенчалось успехом из-за непредвиденных осложнений, таких как сужение сосудов, повышение артериального давления и остановка сердца 23,25. Причины этих результатов, вероятно, были связаны с присутствием бесклеточного Hb или низкомолекулярных полимеров Hb (< 500 кДа) в растворе PolyhHb, поскольку они имеют тенденцию к экстравазации в тканевое пространство, что приводило к снижению доступности оксида азота, последующей вазоконстрикции, системной гипертензии и, в конечном итоге, окислительному повреждению тканей26,27. Чтобы улучшить эти проблемы, Лаборатория Палмера работала над разработкой PolyhHb следующего поколения, который содержит минимальное низкое MW вещество и бесклеточный Hb, который продемонстрировал улучшенные биофизические характеристики и реакцию in vivo 22,28,29,30. Несколько исследований переливания крови на животных показали, что если из HBOC исключить низкомолекулярные полимеры Hb, можно смягчить сужение сосудов, системную гипертензию и окислительное повреждение 28,29,31,32,33,34,35. Таким образом, это делает PolyhHb следующего поколения перспективным кандидатом на перфузаты.

В данной статье мы опишем применение PolyhHb следующего поколения для использования в перфузате и протокол, с помощью которого этот перфузионный раствор может быть протестирован на модели EVLP крысы. Цель данного исследования состоит в том, чтобы предоставить сообществу трансплантологов ключевую информацию о проектировании и разработке новых перфузионных решений, а также предоставить протоколы для их тестирования в клинически значимых моделях трансляционной трансплантации.

Protocol

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

Крысы Спрэг-Доули (300 г массы тела) были коммерчески получены и размещены в условиях, свободных от патогенов, в животноводческом центре Векснера Медицинского центра Университета штата Огайо. Все процедуры были выполнены гуманно в соответствии с NIH и Руководством Национального исследовательского совета по гуманному уходу и использованию лабораторных животных, а также с одобрения Комитета по институциональному уходу за животными и их использованию Университета штата Огайо (протокол IACUC 2023A00000071).

1. Синтез и очистка PolyhHb

ПРИМЕЧАНИЕ: Производство и синтез материала PolyhHb, который использовался для следующих экспериментов EVLP, были первоначально опубликованы Cuddington et al. в 202022 году. Пожалуйста, обратитесь к этой работе для получения подробных схем и анализа синтеза PolyhHb. Ниже приводится краткое описание синтеза и очистки PolyhHb в опытном масштабе и его последующего получения в виде перфузата.

  1. Промывка эритроцитов, лизис и очистка Hb
    1. Приобретите 18 единиц просроченных человеческих PRBC и налейте их в фильтрующий сосуд объемом 20 л, разбавьте 0,9 мас.% физиологического раствора до конечного гематокрита 22% (рис. 1B, C).
    2. Выполните шесть системных объемных обменов (диациклов) на модуле тангенциальной фильтрации (TFF) модифицированного полиэтиленсульфона (mPES) с концентрацией 0,9 мас.% в растворе эритроцитов. ПРИМЕЧАНИЕ: Целью этой стадии промывки является удаление поврежденных эритроцитов, фрагментов мембраны и других внеклеточных материалов перед гемолизом (рис. 1B, C).
    3. Лизировать раствор эритроцитов с 10 л фосфатного буфера (PB, 3,75 мМ, pH 7,4) в течение 1 ч при 4 °C при постоянном перемешивании.
    4. Удалите лизированные фрагменты мембраны и другие агрегаты, отфильтровав раствор в модуле TFF с массой 500 кДа и собрав пермеат в корпусе реактора периодического действия объемом 30 л (рис. 1A-C).
    5. После того, как 480 г Hb окажется в реакторе, добавьте заряд соли, чтобы преобразовать PB в фосфатно-солевой буфер (PBS).
    6. Рециркуляция Hb через газовый контактор с подачей азота, а также поддержание азотного пространства в реакторе для дезоксигенации белка в течение ночи. Охладите до 14 °C, чтобы ограничить образование метгемоглобина (metHb).
  2. Полимеризация Hb
    1. Нагрейте раствор Hb до физиологической температуры (37 °C) при рециркуляции раствора в контуре газового контактора.
      Примечание: Цель состоит в том, чтобы деоксигенировать белок до pO2 в диапазоне от 0 до 10 мм рт.ст., чтобы большая часть Hb находилась в напряженном четвертичном состоянии (Рисунок 1A).
    2. Добавьте 1 г заряда дитионита натрия, по мере необходимости, чтобы обеспечить эффективную деоксигенацию.
    3. Поддерживая контур рециркуляции и дегазируя раствор Hb, добавьте молярное соотношение глутаральдегида (GA) к Hb в соотношении 30:1, разведенное в 3 л деоксигенированного PBS (pH 7,4).
    4. Добавьте раствор в корпус реактора в течение 3 ч с дополнительным временем реакции.
    5. Угасите реакцию сшивания с помощью молярного соотношения цианоборогидрида натрия к ГА 7:1, разведенного в 3 л PBS (pH 7,4). Добавьте в реактор более чем на 10 минут.
    6. Охладите реактор до 14 °C в течение ночи.
  3. Очистка PolyhHb
    1. Закачайте содержимое реактора в фильтрационный сосуд объемом 10 л и начните циркуляцию через модуль TFF из полиэтиленсульфона (PES) толщиной 0,2 мкм (этап 1). Этот шаг позволит удалить крупные агрегаты и нежелательные загрязнения.
    2. Подайте пермеат во вторичный фильтрационный бак объемом 10 л, который после заполнения будет циркулировать по модулю TFF из полисульфона (PS) с массой 500 кДа (ступень 2). Продолжайте до тех пор, пока реактор не будет опорожнен (Рисунок 1B, D).
    3. После того, как реактор будет опорожнен в контур очистки, начните обмен вспомогательных веществ на этапе 1 с модифицированным раствором лактата Рингера (pH 7,4). После каждого полного объемного обмена измеряйте концентрацию белка в пермеате стадии 1 с помощью спектроскопии в ультрафиолетовом видении.
    4. Когда пермеат стадии 1 имеет концентрацию менее 1 мг Hb/мл, переведите модифицированный раствор Рингера на стадию 2. Любые задержки на этапе 1 являются отходами и должны быть утилизированы надлежащим образом. В общей сложности убедитесь, что на обоих этапах было выполнено 12 полнообъемных обменов модифицированным решением Ringer.
    5. После завершения диациклов сконцентрируйте содержимое Стадии 2 до не менее 10 г/дл в модуле TFF 500 кДа.
    6. Концентрированный раствор расфасовать в конические пробирки объемом 50 мл и хранить при температуре -80 °C до использования.

2. Рецептура перфузата

  1. Приготовьте перфузат до конечного объема 165 мл. Разбавьте PolyhHb до конечной концентрации 3,7 г/дл с помощью William's E Medium.
  2. Добавьте сывороточный альбумин человека (HSA) до конечной концентрации 3% HSA по весу. Добавьте 1 мл гепарина в конечный раствор.

3. Настройка контура перфузии легких Ex Vivo

  1. Поместите перфузат PolyhHb в резервуар контура EVLP и включите теплую водяную баню до 37 °C. Убедитесь, что перфузат циркулирует в контуре, включив роликовые насосы.
  2. Подключите газ деоксигенации (т.е. 6% O2, 8% CO2, 84% N2) к оксигенатору с полыми волокнами, чтобы деоксигенировать перфузат. Это делается для оценки способности легких насыщать перфузат кислородом.
  3. Откройте программное обеспечение для сбора данных на ближайшем компьютере. Убедитесь, что датчики давления в легочной артерии, перепада давления в трахее, дифференциального давления дыхательного потока, веса легких и скорости насоса подключены как к цепи, так и к блоку преобразователя данных.
  4. Убедитесь в отсутствии утечек во всей системе, внимательно осмотрев все трубные соединения и в том, что теплая вода циркулирует повсюду (Рисунок 2). Нажмите кнопку «Выполнить » в программном обеспечении для сбора данных, чтобы убедиться, что все датчики давления работают. Как только система начнет функционировать должным образом, выключите роликовые насосы.

4. Закупка донорского блока легких крыс

  1. Установите операционный стол и разложите инструменты (Рисунок 3). Автоклавируйте все инструменты при температуре 121 °C в течение 30 мин.
  2. Приготовьте 1200 Ед/кг гепарина, смесь кетамина/ксилазина для обезболивания (60 мг/кг кетамина и 5 мг/кг), а также шелковые шовные материалы длиной 5-10 см (3-0 или 4-0).
  3. Введите раствор кетамина/ксилазина внутрибрюшинно крысе. Подождите 5-10 минут, пока не разовьется плоскость анестезии. Чтобы обеспечить надлежащий уровень анестезии, ущипните крысу за палец, чтобы вызвать реакцию. Если реакции нет, значит, соблюден надлежащий уровень анестезии.
  4. Выбрейте живот крысы и положите крысу в лежачее положение на операционную доску. Очистите брюшную полость с помощью повидон-йода и 70% этанола. Поместите офтальмологическую мазь под глаза крысы, чтобы предотвратить сухость.
  5. Переместите крысу на операционную доску и закрепите крысу на месте (рисунок 4A). Включите программное обеспечение для сбора данных и начните запись. Включите аппарат искусственной вентиляции легких на 4 мл/кг и убедитесь, что положительное давление в конце выдоха (PEEP) составляет около 2 см/ч2О.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Эти первоначальные настройки зависят от эксперимента. Все исследователи должны определить наилучшие стратегии вентиляции для отдельных экспериментов.
  6. Как только будет достигнута надлежащая глубина анестезии, выполните лапаротомию по средней линии от мечевидного отростка до лобкового симфиза с помощью ножниц. Затем выполните медиально-латеральную висцеральную ротацию и визуализируйте подпеченочную нижнюю полую вену с помощью тупого инструмента (IVC)36,37,38 (рис. 4B). Введите гепарин в НПВ с помощью иглы 20G (рисунок 4C).
  7. Обратите внимание на шею и обрежьте кожу от грудной выемки до чуть ниже угла нижней челюсти с помощью ножниц. Затем начните рассекать по направлению к трахее (рисунок 5А).
  8. На шее тупо рассеките необходимые мышцы ремня, чтобы обнажить трахею (Рисунок 5B). Сделайте поперечный разрез ножницами на передней части трахеи между хрящевыми кольцами, достаточно большими для эндотрахеальной (ЭТ) трубки (несколько миллиметров), но не разрезайте заднюю часть трахеи. Наложите шелковый шов 5-0 вокруг трахеи (Рисунок 5C).
  9. Вставьте эндотрахеальную трубку и закрепите ее на месте с помощью вышеупомянутого шелкового шовного материала 5-0 (Рисунок 5D). Подключите трубку ET к аппарату искусственной вентиляции легких и обеспечьте надлежащий подъем грудной клетки.
  10. Выполните срединную стернотомию и снова войдите в грудную полость с помощью ножниц. Установите ретракторы грудной стенки, чтобы обнажить сердце и легкие (рисунок 6A). Избегайте любых непреднамеренных манипуляций с легкими, так как они невероятно рыхлые.
  11. Удалите тимус из переднего средостения с помощью комбинации острого (ножницы) и тупого рассечения. Будьте осторожны, чтобы не повредить крупные сосуды или легкие.
  12. Определить легочную артерию (ЛТ; Рисунок 6В) и наложите на него шелковый шов 5-0, чтобы подготовиться к канюляции (Рисунок 6C). Из-за микроскопической анатомии крупных сосудов крысы часто бывает легче наложить шов вокруг ПА и аорты одновременно.
  13. Сделайте разрез 2-3 мм в канале оттока правого желудочка (РВОТ) с помощью ножниц (Рисунок 6D-E), чтобы разместить артериальную канюлю внутри ПА и закрепить ее на месте с помощью шва 5-0, описанного на шаге ранее (Рисунок 6F).
  14. Сделайте разрез 5 мм в левом желудочке (ЛЖ), а также внутрипеченочную НПВ с помощью ножниц для усыпления крысы. Быстро подсоедините жидкость для сохранения легких к артериальной канюле, чтобы под действием силы тяжести промыть легкие примерно 20 мл (рис. 7A-B). Перед подключением жидкости для сохранения легких убедитесь, что она выведена из воздуха, прежде чем подключать ее к артериальной канюле, так как воздушные эмболии очень вредны для легких.
  15. Подключите артериальную канюлю к цепи EVLP. Включите роликовый насос и дайте небольшому количеству перфузата протекать через легкое и выйти из левого желудочка в грудную полость. Как только перфузат начнет вытекать из левого предсердия, выключите роликовый насос (рисунок 7C). Позволяя перфузату течь, убедитесь, что давление PA не подскочило, что может указывать на закупорку или неправильное размещение.
  16. Поместите небольшие щипцы в ЛЖ и аккуратно растяните кольцо митрального клапана, что позволит ввести канюлю левого предсердия (ЛП) (рис. 8А). Наденьте шелковый галстук 5-0 вокруг сердца и свободно завяжите (Рисунок 8B).
  17. Вставьте канюлю LA в LV и продвигайте канюлю LA до тех пор, пока она не станет видна внутри предсердия. Завершите фиксацию LA с помощью предварительно наложенного шва 5-0 (Рисунок 8C).
  18. Определите пищевод и зажмите его кровоостанавливателем как можно ближе к диафрагме. Разрежьте пищевод ниже кровоостанавливающего средства, чтобы убедиться, что он не прольется в грудную полость (рисунок 9A).
  19. Используя позвоночник в качестве ориентира, разрежьте все связочные прикрепления, соединяющие блок сердца и легких с окружающими структурами, с помощью ножниц (рис. 9B). Как только блокада сердца и легких станет свободно подвижной, рассеките трахею от шейки и, наконец, разрежьте трахею над трубкой ЭТ с помощью ножниц, чтобы освободить блокаду сердца и легких (Рисунок 9C).
  20. Переместите блокаду сердца и легких в грудную оболочку в цепи EVLP и присоедините канюлю LA к цепи EVLP (Рисунок 9D). Включите роликовый насос и подключите монитор вентилятора.
  21. Проверьте пузырьковую ловушку, чтобы убедиться, что воздух не попадает в систему.
  22. Медленно изменяйте настройки вентиляции и перфузии до желаемых экспериментальных уровней в течение первых 15 минут 36,37,38. Кроме того, во время этой начальной фазы наращивания мощности увеличьте скорость перфузионного потока до желаемой скорости и/или давления.
  23. В назначенные для эксперимента моменты времени проверяйте уровень перфузата, а также тесты функции легких.

Results

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

Валидация нашего перфузата на основе PolyhHb, а также стабильность этого перфузата в течение нескольких часов показаны на рисунке 10. В течение первого 1 ч все протестированные перфузаты (PolyhHb, Control (Williams Media + 5% HSA), на основе эритроцитов) показали незначительное снижение LA pO2 (Post pO2). Тем не менее, перфузат на основе эритроцитов показал достоверное снижение через 1 ч по сравнению с PolyhHb (p < 0,05). При тестировании в течение следующих нескольких часов как PolyhHb, так и контрольные перфузаты имели стабильный LA pO2, в то время как PolyhHb имел незначительную тенденцию (p > 0,05) к более высокомуpO2 (рис. 10A). Delta pO2, т.е. изменение LApO2 от PA pO2, снова достоверно снизилось через 1 ч в группе перфузата эритроцитов (p < 0,05), в то время как в перфузатах PolyhHb и Control он оставался стабильным с незначимым трендом (p > 0,05) более высокогоpO2 в группе PolyhHb (рис. 10B). LA pCO2 был значительно ниже в перфузате эритроцитов и контрольном перфузате по сравнению с перфузатом PolyhHb после первого часа (p < 0,05), и это сохранялось в течение следующих нескольких часов при сравнении PolyhHb и контрольного перфузата (рис. 10C). Наконец, дельтаpCO2 (т.е. изменение LA pCO2 от PA pCO2) был значительно увеличен в перфузате эритроцитов через 1 ч (p < 0,05) и через несколько часов оставался стабильным как в PolyhHb, так и в контрольном перфузате (рис. 10D).

Физиологические данные о легких в режиме реального времени, собранные с помощью программного обеспечения для сбора данных, предоставляют дополнительную информацию об уровнях перфузата (Рисунок 11). Легочное сосудистое сопротивление (ПВР) вновь показало, что содержание перфузата эритроцитов достоверно увеличивалось в течение первого часа (p < 0,05). В течение нескольких оставшихся часов перфузаты PolyhHb и Control имели стабильный и низкий PVR (рис. 11A). Изменение массы легких также значительно увеличивалось в перфузате эритроцитов в течение первого часа (p < 0,05) и увеличивалось как в PolyhHb, так и в контрольном перфузате в течение оставшихся часов с несколько более высокой массой перфузата PolyhHb (рис. 11B). Наконец, комплаентность значительно снизилась в группе перфузата эритроцитов в течение первого часа (p < 0,05), в то время как наблюдалось незначительное снижение PolyhHb и контрольного перфузата (p > 0,05), при этом PolyhHb имел наивысшую комплаентность через 4 ч (рис. 11C).

С точки зрения технического успеха и/или неудачи (рис. 12) важно обратить внимание на несколько моментов. На рисунке 12А мы можем видеть несостоятельность аллотрансплантата из-за некроза правой верхней доли из-за возможного образования тромба в легочной сосудистой системе. На рисунке 12B мы также отмечаем сильный отек тканей в правой доле, что приводит к неудаче эксперимента. Рисунок 12C-E показывает надлежащую сохранность и внешний вид тканей в соответствующих экспериментальных условиях. Наконец, на рисунке 12F мы можем увидеть идеальную консервацию тканей после промывки раствором для консервации легких.

figure-results-1
Рисунок 1: Синтез и очистка PolyhHb в опытном масштабе. (А) Биореактор для полимеризации. (B) Процессы тангенциальной фильтрации потока (TFF) настраиваются в холодильнике при температуре 4 °C. (C) Крупный план параллельной установки TFF для промывки эритроцитов (RBC) и очистки гемоглобина (Hb). (D) Крупный план двухступенчатой системы TFF для очистки PolyhHb. Сосуды для первой и второй ступеней расположены слева и справа от фильтров соответственно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-2
Иллюстрация 2: Обзор схемы перфузии легких (ЭВЛП) ex vivo . (А) Схематический чертеж схемы ЭВЛП. (B) Установка канюли легочной артерии in vivo и канюли левого предсердия. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-3
Рисунок 3: Хирургические инструменты, используемые для перфузии легких ex vivo . (А) Шелковый шовный материал. (B) Щипцы с тонкими наконечниками (средней длины). (C) Щипцы с тонкими наконечниками (большой длины). (D) Изогнутые щипцы с тонким наконечником. (E) Ножницы Майо. (F) Трахеальная канюля. (G) Канюля легочной артерии (ПА). (H) Канюля левого предсердия (ЛП). (I) Втягивающие устройства грудной клетки. (J) Пружинные ножницы. (К) Щипцы Дебейки. (L) Гемостат. (М) Маленькие ножницы. (N) Маленькие изогнутые щипцы с тонким наконечником. (O) Пикапы Adson. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-4
Рисунок 4: Хирургическое позиционирование и обнажение нижней полой вены (IVC). (A) Позиционирование крысы для забора легких. (Б) Обнажение инфрапеченочного НПВ. (C) Канюлирование НПВ и инъекция гепарина с помощью иглы 27G. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-5
Рисунок 5: Канюлирование трахеи с помощью эндотрахеальной (ЭТ) трубки. (А) Начните с разрезания кожи в области шеи. (B) Рассеките мышцы ремня и соединительную ткань, чтобы обнажить трахею. (В) Выполнение поперечного разреза на передней трахее между хрящевыми кольцами, достаточно большими для ЭТ-трубки. (D) Вставьте трубку ET в трахею и закрепите на месте шелковым швом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-6
Рисунок 6: Установка канюли легочной артерии. (A) Обнажение грудной полости для визуализации сердца и легких. (B) Идентификация ПА и его изоляция. (В) Наложение швов вокруг ПА. (D) Вырезание небольшого отверстия в выходном тракте правого желудочка (RVOT) для канюли PA. (E) Правильное размещение канюли PA внутри PA. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-7
Рисунок 7: Промывание легких консервирующим раствором. (А) Подключение промывочной канюли к канюле легочной артерии (ПА). (B) Прозрачная жидкость должна выходить из левого предсердия (LA). (C) Подключение канюли PA к контуру перфузии легких ex vivo для обеспечения правильного потока и размещения канюли PA. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-8
Рисунок 8: Установка канюли левого предсердия (ЛП). (А). Аккуратно расширяя кольцо митрального клапана с помощью пары щипцов. (В) Неплотно наложить шелковый шов вокруг левого желудочка (ЛЖ). Помещение канюли LA в левое предсердие. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-9
Рисунок 9: Извлечение блокады сердца и легких. (А) Перевязка пищевода ниже гемостата. (Б) Рассечение освобождает блокаду сердца и легких от позвоночника. (В) Рассечение трахеи свободно. (D) Правильное подключение и размещение канюли для перфузии легких ex vivo (EVLP). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-10
Рисунок 10. Уровень перфузата с течением времени. (A) После pO2, т.е. pO2 левого предсердия (LA), в течение 4 часов перфузии. (B) Delta pO2, т.е. изменение LA pO2 от pO2 легочной артерии (PA) в течение 4 часов перфузии. (C) После pCO2, т.е. LA pO2, в течение 4 часов перфузии. (D) Delta pCO2, т.е. изменение LA pO2 от PA pO2 в течение 4 ч перфузии. Синим цветом обозначен перфузат PolyhHb, черным — контрольный перфузат (стандартная среда Вильямса), а красным — перфузат на основе эритроцитов. N=6 на группу. Полосы погрешностей указывают на стандартное отклонение. Значимость проверялась с помощью Т-критерия Стьюдента и обозначается как *, p < 0,05. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-11
Рисунок 11. Физиологические данные легких в режиме реального времени. (А) Легочное сосудистое сопротивление (ПВР) в течение 4 ч реперфузии. (B) Изменение (обозначается Δ) массы легких с течением времени. (C) Соблюдение режима реперфузии в течение 4 часов. Синим цветом обозначен перфузат PolyhHb, черным — контрольный перфузат (стандартная среда Вильямса), а красным — перфузат на основе эритроцитов. N=6 на группу. Полосы погрешностей указывают на стандартное отклонение. Значимость проверялась с помощью Т-критерия Стьюдента и обозначается как *, p < 0,05. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-12
Рисунок 12: Репрезентативные технические результаты. (A) Неудача трансплантата из-за инфаркта правой верхней доли. (Б) Отторжение трансплантата из-за сильного отека правой доли. (В) Успешная канюляция и перфузия аллотрансплантата легкого перфузатом эритроцитов. (D) Успешная канюляция и перфузия аллотрансплантата легкого перфузатом PolyhHb. (E) Успешная канюляция и перфузия аллотрансплантата легкого стандартным перфузатом. (F) Идеальная сохранность тканей после промывания раствором для консервации легких. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Discussion

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

Разработка и тестирование перфузионных решений — это новое дело, к которому приступают многие во всем мире. Традиционно, стандартные перфузаты обладают способностью приостанавливать ишемическое время и смягчать связанные с этим повреждения при ишемии, а также реперфузии18. Тем не менее, следующим шагом в развитии ЭВЛП является совершенствование существующей технологии перфузатов, а также внедрение методов восстановления и восстановления 39,40,41,42,43.

PolyhHb, описанный в данной работе, заключен в скобки в диапазоне от 500 кДа до 0,2 мкм, чтобы предотвратить экстравазацию материала из контура в легкие, что предотвратит вазоконстрикцию и повышение давления PA30. Крайне важно, чтобы на всех этапах полимеризации этого синтеза парциальное давление кислорода (pO2) поддерживалось на уровне, соответствующем желаемому сродству к кислороду продукта PolyhHb. Это включает в себя все добавляемые растворы на протяжении всей реакции (т.е. сшивающие, гасящие растворы и т.д.), имеющие согласованный pO2 с биореактором (т.е. дегазированные азотом, насыщенные кислородом и т.д.). Основным преимуществом этой процедуры синтеза является то, что конечный продукт обладает изменяемым кислородным равновесием, позволяющим использовать его в различных областях с различными потребностями в кислороде (например, PolyhHb с низким сродством к кислороду для трансфузионной медицины, умеренным сродством к кислороду для перфузии легких или высоким сродством к кислороду для адресной доставки кислорода). Также важно убедиться, что на биореакторе есть механизм нагрева, который не приводит к чрезмерному нагреву к точкам соприкосновения, что приводит к образованию поврежденных белков. Мы обнаружили, что медная спираль по всему сосуду обеспечивает более равномерный и менее разрушительный нагрев/охлаждение, чем изолированная нагревательная рубашка на внешней стороне сосуда (рис. 1A).

Несмотря на то, что разработка модели ЭВЛП на крысе не является чем-то новым37,38, мы отметили несколько областей, которые могут привести к улучшению результатов. Во-первых, необходимо сделать небольшие разрезы в НПВ после жертвоприношения, чтобы убедиться, что дополнительный воздух не может попасть в легкие через кровообращение. При промывании аллотрансплантата легких раствором для консервации легких, равномерный бледно-белый цвет легких дает микрохирургу понять, что процесс закупки имеет технический успех. Если в паренхиме все еще есть легкое розового цвета, иногда рекомендуется отрегулировать канюлю PA таким образом, чтобы все легкое было равномерно перфузировано. В то время как канюля PA часто является более простой частью процедуры, введение канюли LA немного сложнее. Всегда необходимо расширять кольцо митрального клапана для того, чтобы канюля LA достигла LA. Однако делать это нужно с особой осторожностью, так как легко пробить желудочек или предсердия. Как только кончик канюли находится внутри предсердий, он часто может быть смещен при наложении шва вокруг желудочка. Часто бывает необходимо отрегулировать угол наклона стола (более горизонтальный) или положить кусок марли на дно канюли, чтобы она оставалась на месте.

Ограничения
У этой модели есть некоторые ограничения. Несмотря на то, что полезно оценить эффективность перфузатов и их способность улучшать потенциальные аллотрансплантаты, это не та модель трансплантации, которая могла бы рассказать нам in vivo о различных перфузатах и технологиях. Кроме того, несмотря на то, что PolyhHb является захватывающей новой перфузатной технологией, ее использование, эффективность и потенциальные ограничения должны быть дополнительно обоснованы в дополнительных доклинических и клинических экспериментах по перфузии, прежде чем можно будет рассмотреть вопрос о широком внедрении этой технологии.

Выводы
Здесь мы продемонстрировали применение перфузата PolyhHb нового поколения и протокол, с помощью которого это перфузионное решение может быть протестировано на модели EVLP крысы. По мере развития перфузатной технологии будет полезно изучить возможности использования PolyhHb в качестве потенциального заменителя традиционных перфузатов30. Предыдущие поколения PolyhHb приводили к пагубным побочным эффектам в зависимости от их состава; Тем не менее, усовершенствования синтеза создали полимер, который с меньшей вероятностью экстравазируется, приводит к отеку и, таким образом, вызывает повреждениеклеток. С помощью PolyhHb можно выполнять ЭВЛП без необходимости использования эритроцитов, сохраняя при этом метаболическую потребность в аллотрансплантатах легких. Это, несомненно, позволит улучшить функцию аллотрансплантата ex vivo. Тем не менее, необходима дальнейшая валидация PolyhHb как в доклинических, так и в клинических условиях. Мы надеемся, что этот протокол предоставит сообществу специалистов по трансплантации легких ключевую информацию для проектирования и разработки новых перфузионных решений, а также надлежащие протоколы для их тестирования в клинически значимых, трансляционных моделях трансплантации.

Disclosures

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

Что касается материала, представленного в данной работе, A.F.P., A.G. и C.C. являются изобретателями по заявке США на патент PCT/US2022/041743. A.F.P., C.C., B.A.W. и S.M.B. являются изобретателями в патентной заявке США PCT/US2023/017765.

Acknowledgements

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

Это исследование было щедро поддержано Семейным фондом Джуэл и Фрэнка Бенсона и исследовательской профессией Джуэл и Фрэнка Бенсона. B.A.W. частично поддерживается грантом Национальных институтов здравоохранения (NIH) R01HL143000. A.F.P. поддерживается грантами NIH R01HL126945, R01EB021926, R01HL131720 и R01HL138116, а также грантами Командования медицинских исследований и материально-технического обеспечения армии США W81XWH1810059. S.M.B. поддерживается стандартом NIH R01 DK123475.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Инсулиновый шприц 10 мл 29 г x 1/2" иглаB-D309301
30 л Стеклянная партия БиореакторAce Glass
30 гигла Med NeedlesBD-305106
Байтрил (энрофлоксацин) Антибактериальные таблеткиElancoNA
Дигидрат хлорида кальция (CaCl2.2H2O)Sigma Aldrich10035-04-8Для модифицированного усилителя несущей частоты Ringer's lactate
CFBA типа 672Harvard Apparatus731747
Connect kit D150Cole-Parmer  VK 73-3763
Щипцы Dumont #5Инструменты Fine Science11252-50
Щипцы Dumont Medical #5/45 - Угловые 45°Инструменты Fine Science11253-25
Ecoline Star Edition 003, E100 ВодонагревательLaudaLCK 1879
Просроченный человеческий лейкоредуцированный, упакованный RBC единицыWexner Medical Center
Canadian Blood Services
Zen-Bio Inc
Fiberoxygenator D150Hugo Sachs ElektronikPY2 73-3762
ЩипцыFine Science инструменты11027-12
Глутаральдегид (C5H8O2 70 мас.%)Sigma Aldrich111-30-8 (G7776)
Halsted-Mosquito HemostatRoboz SurgicalRS-7112
Гепарин 30 000 единиц на 30 млAPP Pharmaceuticals
Сывороточный альбумин человека (HSA)OctaPharma ПлазмаПерфузатная добавка
IL2 Набор трубок для перфузатаГарвардский аппарат733842
IPL-2 Базовая система перфузии легкихГарвардский аппарат
Кетамин 500 мг на 5 млJHP Pharmaceuticals
Канюля левого предсердияГарвардский аппарат730712
Liqui-Cel EXF серии G420 Мембранный контактор3MG420газовый контактор
раствор глюкозы с низким содержанием калия (перфадекс)Раствор XVIVOдля промывания легких
Трубка с платиновым покрытием Masterflex (Размер: 73,17,16,24)Коул-Палмер
N-ацетил-L-цистеин (NALC, C<суб>5H<суб>9NO<суб>3S)Sigma Aldrich616-91-1 (A7250)Для модифицированных сосудов Рингера лактата
Nalgene ( 10л, 20л)NalgeneФильтрационные сосуды
для перистальтического насоса  Ismatec  ISM 827B
PES, 0,65 &; m TFF модульRepligenN02-E65U-07-N
PhysioSuiteKent Scientific CorporationPS-MSTAT-RT
полиэфирсульфон (PES), 0,2 &; m TFF модульRepligenN02-S20U-05-N Полисульфон
(PS), 500 кДа TFF модульRepligenN02-P500-05-N
Хлорид калия (KCl)Fisher Scientific7447-40-7для PBS
PowerLab 8/35  Канюля730045
легочной артерииHarvard Apparatus730710
Трубка головки насоса (размер: 73,17,16,24)PharMed BPT
Puralube  Офтальмологическая мазьDechraNA
НожницыFine Science инструменты14090-11
SCP Сервоконтроллер для перфузии типа 704Гарвардский аппарат732806
ИВЛ для мелких животных модель 683Гарвардский аппарат55-000
Хлорид натрия (NaCl)Fisher Scientific7647-14-5 (S271-10)Для PBS и физиологического раствора
Цианоборогидрид натрия (NaCNBH3)Sigma Aldrich25895-60-7
Дитионит натрия (Na2S2O4)Sigma Aldrich7775-14-6
Гидроксид натрия (NaOH)Fisher Scientific1310-73-2Для модифицированного лактата
РингераЛактат натрия (NaC3H5O3)Sigma Aldrich867-56-1Для модифицированного двухосновного лактата Рингера
phosphate двухосновного (Na2HPO4)Fisher Scientific7558-79-4Для PBS
Sodium phosphate одноосновной (2PO4)Fisher Scientific7558-80-7Для PBS
SomnoSuite Система анестезии мелких животныхKent Scientific CorporationSS-MVG-Module
Sprague-Dawley крысыEnvigo
TAM-A преобразователь усилитель тип 705/1Гарвардский аппарат73-0065
TAM-D усилитель типа 705/2Гарвардский аппарат  73-1793
TCM модуль контроля времени тип 686Гарвардский аппарат731750
Трахеальная канюляГарвардский аппарат 733557
Набор трубок для влажной камерыГарвардский аппарат  73V83157
Трубка кассетнаяCole-ParmerIS 0649
Пинцет #5 DumostarKent Scientific Corporation  INS500085-A
Пинцет #5 нержавеющая сталь, изогнутыйKent Scientific CorporationIND500232
Пинцет #7 ТитанKent Scientific Corporation 
Tygon E-3603 Трубка 2,4 мм IDГарвардский аппарат721017перфузатной линии ввода в легкие
Tygon E-3603 Трубка 3,2 мм IDГарвардский аппарат721019перфузатной линии выхода из легких
Vannas-Tubingen Пружинные ножницыFine Science Tools15008-08
VCM Модуль управления вентилятором типа 681Гарвардский аппарат731741
William's E MediaGibco, ThermoFisher ScientificA12176-01Перфузатная добавка
ксилазин 100 мг на 1 млAkorn
Sodium 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