RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Yuan Chang1,2,3, Kai Xing1,2,3, Xiumeng Hua1,2,3, Jiangping Song1,2,3,4,5,6
1Department of Cardiac Surgery, Fuwai Hospital, National Center for Cardiovascular Diseases,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, 2Beijing Key Laboratory of Pre-clinical Research and Evaluation for Cardiovascular Implant Materials, Fuwai Hospital, National Center for Cardiovascular Diseases,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, 3Laboratory of Cardiovascular Disease, Fuwai Hospital, National Center for Cardiovascular Diseases,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, 4Department of Cardiac Surgery, Fuwai Yunnan Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences,Affiliated Cardiovascular Hospital of Kunming Medical University, 5Shenzhen Key Laboratory of Cardiovascular Disease, Fuwai Hospital,Chinese Academy of Medical Sciences, 6Sanya Institute of China Agricultural University
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Bu çalışma, α-Gal nakavt (GTKO) domuzları ve makakları kullanan klinik öncesi heterotopik abdominal kalp ksenotransplantasyon modelini sunmaktadır. Model, optimize edilmiş alıcı seçimini, vasküler anastomoz tekniklerini ve perioperatif yönetim stratejilerini içerir. Yeni immünsüpresif ajanları değerlendirmek için uygundur ve kalp ksenotransplantasyonunu ilerletmek için uygun bir platform sağlar.
Kalp ksenotransplantasyonunda önemli ilerlemeler kaydedilmiş olmasına rağmen, donör-alıcı eşleşmesi, antikor aracılı rejeksiyon, primer greft disfonksiyonu ve postoperatif tromboz gibi zorluklar çözülmemiştir. Ortotopik transplantasyon ile karşılaştırıldığında, heterotopik abdominal kalp nakli teknik olarak daha basit bir prosedür sunar ve alıcının greft fonksiyonundan bağımsız olarak hayatta kalmasını sağlar, bu da onu özellikle ksenojenik immün reddi incelemek için uygun hale getirir. Babunların deney hayvanı olarak kullanılmasının yasak olduğu ülkelerde, makaklar kalp ksenotransplantasyonunda bağışıklık reddini incelemek için en uygun alternatifi temsil etmektedir. Bununla birlikte, makakların daha küçük vücut boyutları, donör seçiminde ve cerrahi tekniklerde daha büyük zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Bu çalışma, α-Gal nakavt (GTKO) domuzları ve makakları kullanarak, alıcı seçiminin, vasküler anastomoz tekniklerinin, intraoperatif prosedürlerin ve perioperatif yönetimin sistematik optimizasyonunu içeren heterotopik bir abdominal kalp ksenotransplantasyon modeli oluşturmuştur. Mevcut model, tekrarlanan greft biyopsilerine olanak tanıyarak, yeni immünosupresif stratejilerin değerlendirilmesi ve ksenojenik rejeksiyon mekanizmalarının araştırılması için değerli bir platform sağlamaktadır.
Kalp ksenotransplantasyonu, nakil gerektiren ancak donör sıkıntısı nedeniyle uygun bir donör organ alamayan son dönem kalp yetmezliği olan hastalar için yeni bir umut sunuyor. Klinik öncesi değerlendirme çalışmalarında, yaşamı destekleyen kalp ksenotransplantasyonu, insan klinik deneylerini başlatmak için gereken etkinlik kriterlerini karşılayarak dokuz aya kadar hayatta kalma sürelerine ulaşmıştır1. Bu bulgulara dayanarak, Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç Dairesi (FDA), genetiği değiştirilmiş donör kalpleri kullanılarak iki klinik kalp ksenotransplantasyonu vakası için genişletilmiş erişim kullanımını onayladı. Bu klinik vakalar kalp ksenotransplantasyonunun fizibilitesini göstermiş olsa da, anormal kardiyak hipertrofi ve antikor aracılı rejeksiyon 2,3,4,5 dahil olmak üzere çözülmemiş birkaç zorluk ortaya çıkmıştır. Bu nedenle, iyi laboratuvar uygulamaları koşulları altında büyük hayvan modellerinde daha fazla klinik öncesi çalışma, ek veriler sağlamak ve gelecekteki insan klinik deneylerinin güvenliğini sağlamak için yeni immünosupresif rejimler geliştirmek için gereklidir.
Ortotopik kalp ksenogreftlerinin uzun süreli sağkalımı sadece rejeksiyon ile değil, aynı zamanda primer greft disfonksiyonu ile de sınırlıdır. Primer disfonksiyonun genel insidansının farklı araştırma ekipleri arasında yaklaşık %40 ila %60 arasında değiştiği bildirilmiştir 4,6,7. Domuz donör kalplerinin iskemik hasara karşı artan duyarlılığı nedeniyle, bazı gruplar primer greft disfonksiyonu insidansını azaltmak için hipotermik perfüzyon cihazları geliştirmiştir. Bununla birlikte, postoperatif kardiyak hipertrofinin kontrol edilmesi zor olmaya devam etmektedir. Büyüme hormonu reseptörü (GHR) nakavt donör domuzlarda bile, GHR'nin yokluğu nedeniyle kardiyak fonksiyon tehlikeye girebilirve böylece uzun vadeli greft canlılığı sınırlanabilir 2,3. Bu bağlamda, heterotopik kalp ksenotransplantasyonu çeşitli avantajlar sunar: aşırı ön ve son yükü önler, cerrahi prosedürü basitleştirir ve toplam iskemik süreyi azaltır 8,9. Bu model, ksenojenik reddin neden olduğu greft hasarını daha iyi yansıtır ve ortotopik transplantasyondan farklı olarak, heterotopik kalp ksenotransplantasyonu, uzun süreli greft sağkalımı, in vivo biyopsiler için tekrarlanan laparotomiler ve immün aktivasyon ve dinamik immün hücre fonksiyonunun uzun süreli gözlemlenmesini sağlar. Ksenojenik immün reddetme mekanizmalarını araştırmak ve yeni immünsüpresif stratejilerin etkinliğini ve güvenliğini değerlendirmek için değerli bir model görevi görür10,11.
Bununla birlikte, çoğu abdominal heterotopik kalp ksenotransplantasyon modeli, alıcı olarak babunları kullanmıştır, ancak babunların deney hayvanları olarak tedarik edilmesi birçok ülkede zor olmaya devam etmektedir. Buna karşılık, makaklar en yaygın kullanılan insan olmayan primattır ve insanlarla yüksek filogenetik homolojiye sahiptir12, bu da onları ksenotransplantasyon araştırmaları için pratik bir alternatif haline getirir. Bununla birlikte, babunlarla karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha küçük vücut boyutları, farklı anatomik boyutlarına uyum sağlamak için özel cerrahi protokol uyarlamaları gerektirir.
Bu çalışma, GTKO domuzundan makak heterotopik kalp ksenotransplantasyonuna adım adım bir protokol sunmaktadır. α-Gal nakavt domuzların (GTKO) kullanımı öncelikle, aksi takdirde kalp ksenotransplantasyonundan birkaç dakika sonra greft yetmezliğine yol açacak olan hiperakut rejeksiyonu önlemeyi amaçlamaktadır. Aşağıdaki gibi yapılandırılmıştır: (1) donör domuzlar ve alıcı makaklar arasındaki eşleştirme ilkeleri; (2) heterotopik kalp ksenotransplantasyonu için cerrahi prosedürün optimizasyonu; ve (3) perioperatif yönetim. Bu çalışma, araştırma ekipleri arasında karşılaştırılabilirliği kolaylaştırmak ve kalp ksenotransplantasyon çalışmalarının tekrarlanabilirliğini ve translasyonel uygunluğunu artırmak için bu nakil tekniklerini yaymayı amaçlamaktadır.
Bu çalışma Fuwai Hastanesi Hayvan Etik Kurulu tarafından onaylanmıştır (FWAEC-JL-010-1/0-2020). Karın sıkışmasını en aza indirmek için >9 kg ağırlığında ve 10-15 yaşlarında erkek makaklar ve 5-6 kg ağırlığındaki (~60 günlük) erkek Bama minyatür domuzları kullanıldı. Donör kalbinin karın sıkıştırmasını önlemek ve nakil sonrası büyümeyi karşılamak için daha büyük gövdeli makaklara öncelik verildi. Kullanılan reaktifler ve ekipman Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Donör ve alıcı seçim kriterleri
2. Ameliyat öncesi hazırlık
3. Alıcı ameliyatı (implantasyon öncesi aşama)
4. Donör kalp alımı
5. Donör kalp implantasyonu
6. Ameliyat sonrası yönetim ve greft izleme
Şekil 1'de gösterilen prosedür adımlarına dayanarak, tekrarlanabilir bir domuzdan makak heterotopik kalp ksenotransplantasyon modeli başarıyla oluşturulmuştur. Cerrahi süreç, karın boşluğuna erişmek için alıcı makakta bir orta hat laparotomi ve kalp alımı için donör domuzda bir medyan sternotomiyi içeriyordu. Perikardiyotomiden sonra donör kalbi HTK solüsyonu kullanılarak tutuklandı ve topikal hipotermi altında UW solüsyonu ile daha fazla korundu. Vasküler anastomozlar, donör pulmoner arter ile alıcı inferior vena kava arasında ve donör aort ile alıcı abdominal aort arasında uç uca yapıldı. Postoperatif ekokardiyografik değerlendirme, donör kalbinin korunmuş sistolik ve diyastolik fonksiyonla kasılma aktivitesine devam ettiğini doğruladı, bu da greftin başarılı reperfüzyonunu ve canlılığını gösterdi. Bu sonuçlar, modelin teknik fizibilitesini ve insan olmayan primatlarda ksenogreftlerin uzun vadeli fonksiyonel izlenmesi potansiyelini göstermektedir.

Şekil 1: Domuzdan makağa heterotopik kalp nakli: cerrahi adımlar ve ameliyat sonrası ultrason. (A) Makağın karın boşluğuna katmanlı diseksiyon ile orta hat laparotomi ile girildi. (B) Domuz donörünün göğüs boşluğuna erişmek için medyan sternotomi ve ardından perikardiyotomi yapıldı. (C) Donör kalbinin aort köküne bir perfüzyon kanülü yerleştirildi. (D) HTK solüsyonu perfüzyonunun neden olduğu kalp durmasını takiben, donör kalbi tuzlu buz sulu kar ile topikal olarak soğutuldu. (E) Wisconsin Üniversitesi (UW) koruma solüsyonu ile müteakip perfüzyon gerçekleştirildi. (F) Domuz pulmoner arteri ile alıcının inferior vena kava arasında uçtan uca anastomoz oluşturuldu. (G) Domuz aortu ile alıcının abdominal aortu arasında uçtan uca anastomoz yapıldı. (H) Donör kalbin sistolik ve diyastolik fonksiyonunu değerlendirmek için postoperatif ekokardiyografi yapıldı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: M3'ün zaman serisi ekokardiyografik görüntüleri. (A) Postoperatif günde diyastol ve sistol sırasında ksenogreftin ekokardiyografik görüntüleri (POD) 1. (B) POD 3'te diyastol ve sistol sırasında ksenogreftin ekokardiyografik görüntüleri. (C) POD 10'da diyastol ve sistol sırasında ksenogreftin ekokardiyografik görüntüleri. (D) Diyastol sırasında ksenogreftin ekokardiyografik görüntüleri ve greft yetmezliğinde sistol. Kırmızı çizgi, diyastol sırasında sol ventrikül duvar kalınlığında önemli bir artış olduğunu gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Deney | Kalp durması zamanı | Kardiyak yeniden vuruş zamanı | Toplam iskemik süre |
| M1 | 09:59 | 11:44 | 45 dk |
| M2 | 09:34 | 10:48 | 74 dk |
| M3 | 09:49 | 10:46 | 57 dk |
| M4 | 14:21 | 15:15 | 54 dk. |
Tablo 1: Donör kalbinin toplam iskemik zamanı.
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmemektedir.
Bu çalışma, α-Gal nakavt (GTKO) domuzları ve makakları kullanan klinik öncesi heterotopik abdominal kalp ksenotransplantasyon modelini sunmaktadır. Model, optimize edilmiş alıcı seçimini, vasküler anastomoz tekniklerini ve perioperatif yönetim stratejilerini içerir. Yeni immünsüpresif ajanları değerlendirmek için uygundur ve kalp ksenotransplantasyonunu ilerletmek için uygun bir platform sağlar.
Bu çalışma, Çin Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'nın Ulusal Anahtar Ar-Ge Programı'nın Frontier Biotechnology Anahtar Projesi (2023YFC3404300; Jiangping Song'a) ve Çin Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'nın Özel Projesi tarafından desteklendi. Kardiyovasküler Hastalıklar Devlet Anahtar Laboratuvarı, Fuwai Hastanesi, Çin Tıp Bilimleri Akademisi (2024GZZD-03; Jiangping Song'a).
| 1-0 İpek dikiş | Suzhou Jiasheng | A8886 | |
| 10 Derecelik Aort Tıkanma Klemp | Sinoview-med | CP40431-19 | |
| 3-0 Antibakteriyel (poliglaktin 910) Dikiş | Etikon | VCP442 | |
| 45 Derece Aort Tıkanıklığı Klemp | Sinoview-med | CP40044-18 | |
| Yetişkin Sternal Retraktor (Büyük Boyutlu) | Sinoview-med | GR04136-00 | |
| Yetişkin Sternal Retraktor (Orta Boyutta) | Sinoview-med | GR04130-00 | |
| Travmatik Penseps | Sinoview-med | GF04021-25 | |
| Travmatik Penseps | Sinoview-med | GF04016-25 | |
| Dengeli Saplı Kalem Tipi Mikro Pens | Sinoview-med | FC12010-21 | |
| Belzer UW Soğuk Depolama Çözümü | Bridge to Life Ltd. | 1000 ml/torba | |
| Siyah Saplı Ultra Keskin Makas | Sinoview-med | SC35101-23UC | |
| Bretschneider HTK Depolama Çözümü | KOEHLER İLAÇ (Pekin) Ltd. | 1000 ml/torba | |
| Eğimli Pens | Sinoview-med | GC01002-12 | |
| Eğimli Pens | Sinoview-med | GC01002-16 | |
| Tek kullanımlık aorta perfüzyon kateteri | Tianjin Plastik Araştırma Enstitüsü | DG Yetişkin 155 | |
| Elektrikli Sternum Testere | Sinoview-med | HF-X01 | |
| İnce Diseksiya Pensapları | Sinoview-med | GC01090-20 | |
| Altın Saplı Süper Keskin Makas | Sinoview-med | SC35001-23SC | |
| GTKO Bama minyatür domuzları | Clonorgan Biyoteknoloji Şirketi, Ltd | / | |
| Ağır Hizmet Kalem Tipi İğne Tutucu | Sinoview-med | NH10400-23 | |
| Buz Kovası | Sinoview-med | GQ13018-00D | |
| İzofluran | Lunan Pharmaceutical | - | |
| İzoproterenol | Harvest Pharmaceutical | - | |
| Kay Lambert Aort Kelepçeleri | Sinoview-med | CP40411-20 | |
| Laktasyonlu Ringer Çözeltisi | Kelun Pharmaceutical | - | |
| Büyük Havza | Sinoview-med | GQ13033-00D | |
| Macaques | Pekin Prima Biotech Inc | / | |
| Tıbbi trakeal entübasyon | Covidien | 9345E-4.5 | |
| Orta Havza | Sinoview-med | GQ13032-00D | |
| Sinir ve tendon retraktoru | Sinoview-med | GR04061-24 | |
| Sinir Retraktoru | Sinoview-med | GR02403-18B | |
| Pediatrik Sternal Retraktor | Sinoview-med | GR04114-00 | |
| Kalem Tipi Mikro İğne Tutucu | Sinoview-med | NH11300-21 | |
| Dik Açı Kelepçe | Sinoview-med | GC01110-14 | |
| Dik Açı Kelepçe | Sinoview-med | GC01089-18 | |
| Silika kauçuk kateter | Medic Yarat | 10 Fr/3 mL | |
| Küçük Havza | Sinoview-med | GQ13037-00D | |
| Düz Pensler | Sinoview-med | GC01001-12 | |
| Düz Pensler | Sinoview-med | GC01001-16 | |
| Dikiş 5.0 Prolene BB | Etikon | 9702H | |
| Dikiş 5-0 Prolene BB | Etikon | - | |
| Dikiş Prolene Blum 4-0 SH 36 | Etikon | 9706H | |
| Dikiş Prolene Blum 4-0 SH 36 | Etikon | - | |
| Dikişler 2.0 Prolene Blu M SH | Etikon | 8522H | |
| Dikişler 2-0 Prolene Blu M SH | Etikon | - | |
| Dikişler BB 4.0 Prolene | Etikon | 82204H | |
| Dikişler BB 4-0 Prolene | Etikon | - | |
| Tungsten Karbid Halka Saplı İğne Tutucu | Sinoview-med | GN01013-22K | |
| Tungsten Karbid Halka Saplı İğne Tutucu | Sinoview-med | GN01010-22K |