New York, NY–10.heinäkuuta 2020–hengitystiesairaus on maailmanlaajuisesti kolmanneksi yleisin kuolinsyy, ja keuhkonsiirto on edelleen ainoa lääke potilaille, joilla on loppuvaiheen keuhkosairaus. Alalla saavutetusta edistyksestä huolimatta keuhkonsiirtoa rajoittaa edelleen terveiden luovuttajaelinten heikko saatavuus, eikä useimpia luovuttaja keuhkoja voida käyttää vakavien, mutta mahdollisesti korjautuvien vammojen vuoksi. Tällä hetkellä käytetään ex vivo lung perfusion-menetelmää (EVLP), jolla annetaan keuhkotukea kehon ulkopuolella ja palautetaan vähälaatuiset luovuttajan keuhkot ennen elinsiirtoa. EVLP tarjoaa kuitenkin vain rajoitetun keston kuudesta kahdeksaan tuntia tukea-aika, joka on liian lyhyt palauttaa suurin osa vakavasti vaurioitunut luovuttajan keuhkot.
monitieteinen ryhmä Columbia Engineeringistä ja Vanderbiltin yliopistosta on nyt osoittanut, että vakavasti loukkaantuneet luovuttajan keuhkot, joista on luovutettu elinsiirto, voidaan palauttaa kehon ulkopuolelle järjestelmällä, joka käyttää kokoveren ristikiertoa luovuttajan keuhkojen ja eläimen isännän välillä. Ensimmäistä kertaa vakavasti loukkaantunut ihmisen keuhko, joka ei toipunut normaalilla kliinisellä EVLP: llä, onnistuttiin toipumaan 24 tunnin aikana joukkueen ristikiertoalustalla. Tutkimus julkaistaan tänään Nature Medicine-lehdessä.
tutkijat, joita johtivat Gordana Vunjak-Novakovic, yliopiston professori ja Mikati-säätiön professori, biolääketieteen ja lääketieteen professori Columbia Engineeringissä, ja Matthew Bacchetta, Vanderbilt Lung Instituten kirurginen johtaja, pitivät merkittävänä virstanpylväänä fysiologista miljöötä ja systeemistä säätelyä, jonka heidän ainutlaatuinen alustansa tarjoaa räjähtäneille ihmiskeuhkoille.
”juuri luontaisten biologisten korjausmekanismien tarjoaminen riittävän pitkän ajan kuluessa mahdollisti sen, että pystyimme palauttamaan vakavasti vahingoittuneet keuhkot, joita ei muuten voida pelastaa”, sanoivat tutkimuksen päätekijät Ahmed Hozain (Columbia Engineeringin kirurgitutkija) ja John O ’ Neill (Columbia Engineeringin dosentti).
viimeisten kahdeksan vuoden aikana tutkijat ovat kehitelleet radikaalisti uutta menetelmäänsä, jonka avulla elinsiirtoa kipeästi tarvitseville potilaille saataisiin lisää keuhkoja. Vuonna 2017 he osoittivat koko keuhkojen ristikiertotuen toteutettavuuden kehon ulkopuolella. Vuonna 2019 ne osoittivat ristikierron tehokkuuden uudistamalla pahoin vaurioituneita sian keuhkoja, ja vuonna 2020 ne onnistuivat pidentämään ristikiertotuen kestoa ennennäkemättömään neljään päivään.
nyt tässä uudessa paperissa ryhmä osoittaa, että räjähtäneet ihmiskeuhkot, joista on jo luovuttu elinsiirtoa varten, voidaan ottaa talteen niiden ristikiertoalustalta, mikä onnistui säilyttämään keuhkojen eheyden ja johti keuhkojen toiminnalliseen palautumiseen. Koko 24 tunnin ristikierron aikana ryhmä näki merkittävää parannusta solujen elinkelpoisuudessa, kudosten laadussa, tulehdusreaktioissa ja-mikä tärkeintä-hengitystoiminnassa.
”onnistuimme palauttamaan luovuttajan keuhkon, joka ei toipunut kliinisessä ex vivo-keuhkoperfuusiojärjestelmässä, joka on nykyinen hoitostandardi. Tämä oli tähänastisen ristikkäisalustamme tiukin validointi, mikä osoittaa suurta lupausta sen kliinisestä hyödyllisyydestä”, vunjak-Novakovic sanoi.
tässä nimenomaisessa luovuttajan keuhkossa ilmeni jatkuvaa turvotusta ja nesteen kertymistä, jota ei voitu ratkaista, ja se hylättiin elinsiirtoa varten useissa elinsiirtokeskuksissa ja lopulta tarjottiin tutkimuksiin. Kun joukkue sai tämän keuhkon, se oli kokenut kaksi kylmän iskemian jaksoa, jotka olivat yhteensä 22,5 tuntia, sekä viisi tuntia kliinistä EVLP-hoitoa. Huomattavaa on, että kun keuhko oli ollut 24 tuntia ristikkäisessä verenkierrossa, se palautui toimintakuntoiseksi.
vunjak-Novakovic totesi, että heidän monilaitostutkimusryhmänsä koko ja profiili–25 tutkijaa, joilla on asiantuntemusta biotekniikasta, kirurgiasta, immunologiasta, kantasoluista ja erilaisista kliinisistä tieteenaloista–kuvastaa tämän translaatiohankkeen monimutkaisuutta.
Zachary Kon, NYU Langone Healthin keuhkonsiirto-ohjelman johtaja, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, kommentoi: ”keuhkonsiirtokirurgina olen nähnyt monien potilaiden jäävän ilman keuhkonsiirtoja, joita he olisivat kipeästi tarvinneet. Pidän tätä työtä kiehtovana ja toivon tämän teknologian tuovan lisää luovuttajan keuhkoja saataville.”
tutkijat korostavat, että työtä on tehtävä enemmän, ennen kuin ristikierto voi muuttua kliiniseksi. Ne suunnittelevat toteuttavansa kaksi kliinistä skenaariota ristikkäiskiertoalustan soveltamiseksi kliiniseen käyttöön. Yksi lähestymistapa on tässä uudessa tutkimuksessa osoitetun menetelmän suora kääntäminen siten, että ihmisen luovuttajakeuhko otetaan talteen ”ksenogeenisellä” ristikiertokerralla lääketieteellisen luokan, patogeenivapaan eläinisännän kanssa. Tätä varten on arvioitava ksenogeenisen ristikkäiskierron turvallisuutta, toteutettavuutta, riskiprofiileja ja tuloksia lukuisissa keuhkoissa.
toinen lähestymistapa on, että kriittisesti sairaat potilaat, jotka odottavat jo elinsiirtoa keinotekoisella keuhkotuella, voisivat toimia ristikiertoisäntänä toipuakseen loukkaantuneesta luovuttajakeuhkosta, jonka he saisivat elinsiirtoa varten heti, kun elin toipuu. Kuten asiakirjassa on kuvattu, xenogeneic cross-circulation platform voi myös toimia tutkimusvälineenä tutkia elinten uudistumista, elinsiirtoimmunologiaa ja uudenlaisen hoidon kehittämistä.
tulevaisuudessa tutkijat toivovat voivansa laajentaa ristikiertoalustansa hyötyjä myös muiden ihmiselinten, kuten maksan, sydämen, munuaisten ja raajojen, palautumiseen.
tutkimuksesta
tutkimus on otsikoitu ”xenogeneic cross-circulation for extracorporeal recovery of injured human lungs.”
kirjoittajat ovat: Ahmed E. Hozain, 1, 2, John D. O ’ Neill1, Meghan R. Pinezich1, Yuliya Tipografa2, 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 ja Gordana Vunjak-Novakovic1,8
1 Biolääketieteen laitos, Columbian yliopisto
2 kirurgian laitos, Columbian yliopisto Medical Center
3 vertailevan Lääketieteen laitos, Columbian yliopisto Medical Center
4 rintakehän kirurgian laitos, Vanderbiltin yliopisto
5 kliinisen perfuusion laitos, Columbian yliopisto Medical Center
6 vagelos College of Physicians and Surgeons, Columbia University Medical Center
7 Biolääketieteen laitos, Stevens Institute of Technology
8 Department of Medicine, Columbia University Medical Center
9 Department of Microbiology and Immunology, Columbia University Medical Center
10 Columbia Center for Human Development, Columbia University Medical Center
11 Department of Medicine, University of Southern California
12 Department of Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, University of Southern California
13 Department of Pathology and Cell Biology, Columbia University Medical Center
14 Center translaatioimmunologiaan, Columbian yliopiston lääketieteellinen keskus
15 Sydänkirurgian laitos, Stanfordin yliopisto
16 sydänkirurgian laitos, Vanderbiltin yliopisto
17 Biolääketieteen laitos, Vanderbiltin yliopisto
tutkimusta tukivat National Institutes of Health (HL134760, EB27062, HL120046, HL007854), Blavatnik-säätiö ja Mikati-säätiö.
kirjoittajat ilmoittavat, ettei kilpailevia taloudellisia intressejä ole.
linkit:
paperi: 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. Tunnetaan myös nimellä Fu Foundation School of Engineering ja Applied Science, Koulu laajentaa tietoa ja edistää teknologian kautta uraauurtavaa tutkimusta sen yli 220 tiedekunnan, samalla kouluttaa perustutkintoa ja jatko-opiskelijoille yhteistyöympäristössä tulla johtajia ilmoitti yrityksen perusta engineering. Koulun tiedekunta ovat keskellä yliopiston poikkitieteellinen tutkimus, edistää Data Science Institute, Earth Institute, Zuckerman Mind Brain Behavior Institute, Precision Medicine Initiative, ja Columbia Nano Initiative. Ohjaa sen strateginen visio, ”Columbia Engineering for Humanity,” koulu pyrkii kääntämään ideoita innovaatioiksi, jotka edistävät kestävää, terveellistä, turvallista, kytketty, ja luovaa ihmiskuntaa.
