Ny York, NY–10.juli 2020–luftvejssygdom er den tredje førende dødsårsag på verdensplan, og lungetransplantation er stadig den eneste kur mod patienter med lungesygdom i slutstadiet. På trods af fremskridt på området forbliver lungetransplantation begrænset af den lave tilgængelighed af sunde donororganer, og de fleste donorlunge kan ikke bruges på grund af alvorlige, men potentielt reversible skader. I øjeblikket bruges en metode kendt som f.eks vivo lungeperfusion (EVLP) til at yde lungestøtte uden for kroppen og genvinde donorlunger af marginal kvalitet inden transplantation. EVLP giver dog kun en begrænset varighed på seks til otte timers støtte-en tid, der er for kort til at genvinde størstedelen af alvorligt beskadigede donorlunge.
et tværfagligt team fra Columbia Engineering og Vanderbilt University har nu demonstreret, at alvorligt sårede donorlunge, der er blevet afvist til transplantation, kan genvindes uden for kroppen ved hjælp af et system, der bruger krydscirkulation af helblod mellem donorlungen og en dyrevært. For første gang blev en alvorligt skadet menneskelig lunge, der ikke kunne komme sig ved hjælp af standard klinisk EVLP, med succes genoprettet i løbet af 24 timer på holdets krydscirkulationsplatform. Undersøgelsen offentliggøres i dag i Nature Medicine.efterforskerne, ledet af Gordana Vunjak-Novakovic, universitetsprofessor og Mikati Foundation Professor i biomedicinsk teknik og Medicinsk Videnskab ved Columbia Engineering, og Matthæus Bacchetta, kirurgisk direktør for Vanderbilt Lung Institute, tilskrev opfyldelsen af deres største milepæl til det fysiologiske miljø og systemiske regulering, som deres unikke platform giver til eksplanterede menneskelige lunger. “det er tilvejebringelsen af iboende biologiske reparationsmekanismer over lange nok perioder, der gjorde det muligt for os at genoprette alvorligt beskadigede lunger, som ellers ikke kan reddes,” sagde undersøgelsens hovedforfattere, Ahmed Hosain (kirurgisk forsker ved Columbia Engineering) og John O ‘ Neill (adjungeret associeret forsker ved Columbia Engineering).
i løbet af de sidste otte år har forskerne udviklet deres radikalt nye metode til at give flere lunger til patienter med stort behov for organtransplantation. I 2017 demonstrerede de muligheden for krydscirkulationsstøtte af hele lunger uden for kroppen. I 2019 demonstrerede de effektiviteten af krydscirkulation ved at regenerere alvorligt beskadigede svinelunger, og i 2020 forlængede de med succes varigheden af krydscirkulationsstøtte til en hidtil uset fire dage.
nu viser holdet i dette nye papir, at eksplanterede menneskelige lunger, der allerede er afvist til transplantation, kan genvindes på deres krydscirkulationsplatform, som med succes opretholdt lungeintegritet og resulterede i funktionel lungegenvinding. I løbet af de 24 timers krydscirkulation så holdet betydelige forbedringer af cellelevedygtighed, vævskvalitet, inflammatoriske reaktioner og-vigtigst af alt-åndedrætsfunktion.
“vi var i stand til at genvinde en donorlunge, der ikke kunne komme sig på det kliniske f.eks vivo lungeperfusionssystem, som er den nuværende standard for pleje. Dette var den strengeste validering af vores krydscirkulationsplatform til dato, viser stort løfte for dets kliniske anvendelighed,” sagde vunjak-Novakovic.
denne særlige donorlunge demonstrerede vedvarende hævelse og væskeopbygning, der ikke kunne løses, og den blev afvist til transplantation af flere transplantationscentre og til sidst tilbudt til forskning. Da holdet modtog denne lunge, havde det oplevet to perioder med kold iskæmi, der i alt var 22,5 timer plus fem timers klinisk EVLP-behandling. Bemærkelsesværdigt, efter 24 timer på krydscirkulation, viste lungen funktionel genopretning.
vunjak-Novakovic bemærkede, at størrelsen og profilen af deres multiinstitutionelle forskerteam-25 efterforskere med ekspertise inden for bioengineering, kirurgi, immunologi, stamceller og forskellige kliniske discipliner-afspejler kompleksiteten af dette translationelle projekt. NYU Langone Health, der ikke var involveret i undersøgelsen, kommenterede: “som lungetransplantationskirurg har jeg set mange patienter ikke modtage lungetransplantationer, de desperat havde brug for. Jeg finder dette arbejde spændende og håber, at denne teknologi vil gøre flere donorlunge tilgængelige.”
efterforskerne understreger, at der skal gøres mere arbejde, før krydscirkulation kan blive en klinisk virkelighed. Til klinisk anvendelse af krydscirkulationsplatformen forestiller de sig to kliniske scenarier for anvendelse af krydscirkulationsplatformen, som de planlægger at forfølge. En tilgang er at direkte oversætte metoden demonstreret i denne nye undersøgelse, hvor den humane donorlunge genvindes ved “fremmedartet” krydscirkulation med en patogenfri dyrevært af medicinsk kvalitet. Med henblik herpå skal sikkerhed, gennemførlighed, risikoprofiler og resultater af fremmedartet krydscirkulation evalueres i et stort antal lunger.
en anden tilgang er, at kritisk syge patienter, der allerede afventer transplantation på kunstig lungestøtte, kunne tjene som krydscirkulationsvært til at genvinde en skadet donorlunge, som de ville modtage til transplantation, så snart organet kommer sig. Som beskrevet i papiret kan den fremmedartede krydscirkulationsplatform også tjene som et forskningsværktøj til at undersøge organregenerering, transplantationsimmunologi og udvikling af nye terapeutiske midler.
Når man ser fremad, håber forskerne at udvide fordelene ved deres krydscirkulationsplatform til genopretning af andre menneskelige organer, herunder lever, hjerter, nyrer og lemmer.
om undersøgelsen
undersøgelsen har titlen “Ksenogen krydscirkulation til ekstrakorporeal genopretning af skadede humane lunger.”
forfattere er: Ahmed E. Hosain, 1, 2, John D. O ‘ Neill1, Meghan R. Pinesich1, Yuliya Tipograf2, Rachel Donocoff3, Katherine M. Cunningham1, Andreas Tumen4, Kenmond Fung5, Rei Ukita4, Michael Simpson2, Jonathan A. Reimer1,2, Edvard C. Ruis1, Daggry Dronning6, John Stokes4, Nancy L. Cardvell4, Jennifer Talackine4, Jinho Kim7, Hans-Villem Snoeck8,9, Ya-Vi-Chen8,10, Aleksander Romanov3, Charles C. Marboe11, Adam D. Griesmer9, Brandon A. Guenthart1,12, Matthæus Bacchetta1,4,16,17 Og Gordana Vunjak-Novakovic1,8
1 Institut for biomedicinsk teknik, Columbia University
2 Institut for kirurgi, Columbia University Medical Center
3 Institut for komparativ medicin, Columbia University Medical Center
4 Institut for Thoracic kirurgi, Vanderbilt University
5 Institut for Klinisk Perfusion, Columbia University Medical Center
6 vagelos College of Physicians and Surgeons, Columbia University Medical Center
7 Institut for biomedicinsk teknik, Stevens Institute of Teknologi
8 Institut for medicin, Columbia University Medical Center
9 Institut for Mikrobiologi og Immunologi, Columbia University Medical Center
10 Columbia Center for menneskelig udvikling, Columbia University Medical Center
11 Institut for Medicin, University of Southern California
12 Institut for stamcellebiologi og regenerativ medicin, University of Southern California
13 Institut for patologi og cellebiologi, Columbia University Medical Center
14 Center for medicinsk forskning, University of Southern California translationel immunologi, Columbia University Medical Center
15 Institut for Cardiothoracic kirurgi, Stanford University
16 Institut for hjertekirurgi, Vanderbilt University
17 Institut for biomedicinsk teknik, Vanderbilt University
undersøgelsen blev støttet af tilskud fra National Institutes of Health (HL134760, EB27062, HL120046, HL007854), Blavatnik Foundation og Mikati Foundation.
forfatterne erklærer ingen konkurrerende finansielle interesser.
LINKS:
papir: http://dx.doi.org/10.1038/s41591-020-0971-8
DOI: 10.1038 / s41591-020-0971-8
Visuals: https://www.dropbox.com/sh/7m2yioy1os5y1s8/AAD5zY039z9a84f4CCPTV9wva?dl=0
https://engineering.columbia.edu/
https://bme.columbia.edu/gordana-vunjak-novakovic
https://bme.columbia.edu/
https://bme.columbia.edu/
https://www.nature.com/articles/s41551-017-0037
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09908-1
https://www.jtcvs.org/article/S0022-5223(19)32146-4/fulltext
Columbia Engineering
Columbia Engineering, based in New York City, is one of the top engineering schools in the U.S. and one of the oldest in the nation. Også kendt som Fu Foundation School of Engineering and Applied Science, udvider skolen viden og fremmer teknologi gennem banebrydende forskning på sit mere end 220 fakultet, samtidig med at de uddanner bachelor-og kandidatstuderende i et samarbejdsmiljø for at blive ledere informeret af et solidt fundament inden for teknik. Skolens fakultet er i centrum for universitetets tværfaglige forskning, der bidrager til Data Science Institute, Earth Institute, Mind Brain Behavior Institute, Precision Medicine Initiative og Columbia Nano Initiative. Styret af sin strategiske vision, “Columbia Engineering for Humanity”, sigter skolen mod at oversætte ideer til innovationer, der fremmer en bæredygtig, sund, sikker, forbundet og kreativ menneskehed.
