Nueva York, NY New 10 de julio de 2020 disease La enfermedad respiratoria es la tercera causa de muerte en todo el mundo, y el trasplante de pulmón sigue siendo la única cura para los pacientes con enfermedad pulmonar terminal. A pesar de los avances en el campo, el trasplante de pulmón sigue limitado por la baja disponibilidad de órganos sanos de donantes, y la mayoría de los pulmones de donantes no se pueden usar debido a lesiones graves pero potencialmente reversibles. Actualmente, se utiliza un método conocido como perfusión pulmonar ex vivo (EVLP) para proporcionar soporte pulmonar fuera del cuerpo y recuperar pulmones de donantes de calidad marginal antes del trasplante. Sin embargo, EVLP proporciona solo una duración limitada de seis a ocho horas de apoyo, un tiempo que es demasiado corto para recuperar la mayoría de los pulmones de donantes gravemente dañados.
Un equipo multidisciplinario de Columbia Engineering y Vanderbilt University ha demostrado que los pulmones de un donante gravemente lesionados que han sido rechazados para trasplante se pueden recuperar fuera del cuerpo mediante un sistema que utiliza la circulación cruzada de sangre completa entre el pulmón del donante y un huésped animal. Por primera vez, un pulmón humano gravemente herido que no se pudo recuperar con el EVLP clínico estándar se recuperó con éxito durante 24 horas en la plataforma de circulación cruzada del equipo. El estudio se publica hoy en Nature Medicine.
Los investigadores, dirigidos por Gordana Vunjak-Novakovic, Profesora Universitaria y Profesora de Ingeniería Biomédica y Ciencias Médicas de la Fundación Mikati en Columbia Engineering, y Matthew Bacchetta, Director Quirúrgico del Vanderbilt Lung Institute, atribuyeron el logro de su principal hito al entorno fisiológico y la regulación sistémica que su plataforma única proporciona a los pulmones humanos explantados.
«Es la provisión de mecanismos de reparación biológica intrínsecos durante períodos de tiempo lo que nos permitió recuperar pulmones gravemente dañados que de otra manera no se pueden salvar», dijeron los autores principales del estudio, Ahmed Hozain (investigador quirúrgico en Columbia Engineering) y John O’Neill (investigador asociado adjunto en Columbia Engineering).
Durante los últimos ocho años, los investigadores han estado desarrollando su método radicalmente nuevo para proporcionar más pulmones a los pacientes que necesitan urgentemente un trasplante de órganos. En 2017, demostraron la viabilidad del soporte de circulación cruzada de pulmones enteros fuera del cuerpo. En 2019, demostraron la eficacia de la circulación cruzada regenerando pulmones porcinos gravemente dañados, y en 2020, extendieron con éxito la duración del soporte de circulación cruzada a cuatro días sin precedentes.
Ahora, en este nuevo trabajo, el equipo muestra que los pulmones humanos explantados, ya declinados para trasplante, se pueden recuperar en su plataforma de circulación cruzada, lo que mantuvo con éxito la integridad pulmonar y resultó en una recuperación pulmonar funcional. A lo largo de las 24 horas de circulación cruzada, el equipo observó mejoras sustanciales en la viabilidad celular, la calidad de los tejidos, las respuestas inflamatorias y, lo más importante, la función respiratoria.
» Pudimos recuperar un pulmón donado que no se pudo recuperar en el sistema clínico de perfusión pulmonar ex vivo, que es el estándar de atención actual. Esta fue la validación más rigurosa de nuestra plataforma de circulación cruzada hasta la fecha, mostrando una gran promesa por su utilidad clínica», dijo Vunjak-Novakovic.
Este pulmón de donante en particular mostró inflamación persistente y acumulación de líquido que no se pudo resolver, y fue rechazado para trasplante por múltiples centros de trasplante y finalmente ofrecido para investigación. En el momento en que el equipo recibió este pulmón, había experimentado dos períodos de isquemia fría que totalizaron 22,5 horas, más cinco horas de tratamiento clínico con EVLP. Sorprendentemente, después de 24 horas de circulación cruzada, el pulmón mostró recuperación funcional.
Vunjak-Novakovic señaló que el tamaño y el perfil de su equipo de investigación multiinstitucional-25 investigadores con experiencia en bioingeniería, cirugía, inmunología, células madre y varias disciplinas clínicas-refleja la complejidad de este proyecto traslacional.
Zachary Kon, Director del Programa de Trasplante de Pulmón, NYU Langone Health, que no participó en el estudio, comentó: «Como cirujano de trasplante de pulmón, he visto a muchos pacientes que no reciben trasplantes de pulmón que necesitaban desesperadamente. Encuentro este trabajo intrigante y espero que esta tecnología haga más pulmones donantes disponibles.»
Los investigadores enfatizan que se necesita hacer más trabajo antes de que la circulación cruzada se convierta en una realidad clínica. Para la aplicación clínica de la plataforma de circulación cruzada, prevén dos escenarios clínicos para la aplicación de la plataforma de circulación cruzada, que planean seguir. Un enfoque es traducir directamente el método demostrado en este nuevo estudio, con el pulmón de donante humano recuperado por circulación cruzada «xenogénica» con un huésped animal libre de patógenos de grado médico. Con este fin, será necesario evaluar la seguridad, la viabilidad, los perfiles de riesgo y los resultados de la circulación cruzada xenogénica en un gran número de pulmones.
Otro enfoque es que los pacientes críticamente enfermos que ya esperan un trasplante con soporte pulmonar artificial podrían servir como huésped de circulación cruzada para recuperar un pulmón donante lesionado, que recibirían para el trasplante tan pronto como el órgano se recupere. Como se describe en el artículo, la plataforma de circulación cruzada xenogénica también puede servir como una herramienta de investigación para investigar la regeneración de órganos, la inmunología de trasplantes y el desarrollo de nuevas terapias.
Mirando hacia el futuro, los investigadores esperan extender los beneficios de su plataforma de circulación cruzada a la recuperación de otros órganos humanos, incluidos el hígado, el corazón, los riñones y las extremidades.
Acerca del estudio
El estudio se titula «Circulación cruzada xenogénica para la recuperación extracorpórea de pulmones humanos lesionados.»
Los autores son: Ahmed E. Hozain,1,2, John D. O’Neill1, Meghan R. Pinezich1, Yuliya Tipograf2, Rachel Donocoff3, Katherine M. Cunningham1, Andrew Tumen4, Kenmond Fung5, Rei Ukita4, Michael Simpson2, Jonathan A. Reimer1,2, Edward C. Ruiz1, Dawn Queen6, John W. Stokes4, Nancy L. Cardwell4, Jennifer Talackine4, Jinho Kim7, Hans-Willem Snoeck8,9, Ya-Wen Chen8,10, Alexander Romanov3, Charles C. Marboe11, Adam D. Griesmer9, Brandon A. Guenthart1,12, Matthew Bacchetta1,4,16,17 y Gordana Vunjak-Novakovic1,8
1 Departamento de Ingeniería Biomédica, Universidad de Columbia
2 Departamento de Cirugía, Centro Médico de la Universidad de Columbia
3 Instituto de Medicina Comparada, Centro Médico de la Universidad de Columbia
4 Departamento de Cirugía Torácica, Universidad de Vanderbilt
5 Departamento de Perfusión Clínica, Centro Médico de la Universidad de Columbia
6 Vagelos College of Physicians and Surgeons, Columbia University Medical Center
7 Departamento de Ingeniería Biomédica, Stevens Institute of Tecnología
8 Departamento de Medicina, Centro Médico de la Universidad de Columbia
9 Departamento de Microbiología e Inmunología, Centro Médico de la Universidad de Columbia
10 Centro de Desarrollo Humano de Columbia, Centro Médico de la Universidad de Columbia
11 Departamento de Medicina, Universidad del Sur de California
12 Departamento de Biología de Células Madre y Medicina Regenerativa, Universidad del Sur de California
13 Departamento de Patología y Biología Celular, Centro Médico de la Universidad de Columbia
14 Centro para Inmunología Traslacional, Centro Médico de la Universidad de Columbia
15 Departamento de Cirugía Cardiotorácica, Universidad de Stanford
16 Departamento de Cirugía Cardíaca, Universidad de Vanderbilt
17 Departamento de Ingeniería Biomédica, Universidad de Vanderbilt
El estudio fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud (HL134760, EB27062, HL120046, HL007854), la Fundación Blavatnik y la Fundación Mikati.
Los autores declaran no tener intereses financieros en competencia.
ENLACES:
Papel: http://dx.doi.org/10.1038/s41591-020-0971-8
DOI: 10.1038/s41591-020-0971-8
efectos Visuales: 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
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