Nowy Jork, NY–10 lipca 2020–choroba układu oddechowego jest trzecią główną przyczyną zgonów na świecie, a przeszczep płuc jest nadal jedynym lekarstwem dla pacjentów ze schyłkową chorobą płuc. Pomimo postępów w tej dziedzinie, przeszczep płuc pozostaje ograniczony przez niską dostępność zdrowych narządów dawców, a większość płuc dawców nie może być używana z powodu poważnych, ale potencjalnie odwracalnych urazów. Obecnie metoda znana jako perfuzja płuc ex vivo (EVLP) jest stosowana w celu zapewnienia wsparcia płuc poza ciałem i odzyskania płuc dawcy o marginalnej jakości przed przeszczepem. Jednak EVLP zapewnia tylko ograniczony czas trwania od sześciu do ośmiu godzin wsparcia-czas, który jest zbyt krótki, aby odzyskać większość poważnie uszkodzonych płuc dawcy.
multidyscyplinarny zespół z Columbia Engineering i Vanderbilt University wykazał, że ciężko ranne płuca dawcy, które zostały odrzucone do przeszczepu, mogą być odzyskane poza ciałem za pomocą systemu, który wykorzystuje krążenie krwi pełnej między płucami dawcy a nosicielem zwierząt. Po raz pierwszy ciężko ranne ludzkie płuco, które nie udało się odzyskać przy użyciu standardowego klinicznego EVLP, zostało pomyślnie odzyskane w ciągu 24 godzin na platformie krążenia krzyżowego zespołu. Badanie zostało opublikowane dziś w Nature Medicine.
badacze, kierowani przez Gordanę Vunjak-Novakovic, profesora Uniwersytetu i profesora Mikati Foundation of Biomedical Engineering and Medical Sciences w Columbia Engineering oraz Matthew Bacchettę, Dyrektora chirurgicznego Vanderbilt Lung Institute, przypisali osiągnięcie swojego wielkiego kamienia milowego fizjologicznemu środowisku i systemowym regulacjom, które ich unikalna platforma zapewnia wyjaśnionym ludzkim płucom.
„to zapewnienie wewnętrznych biologicznych mechanizmów naprawczych przez wystarczająco długi okres czasu, pozwoliło nam odzyskać poważnie uszkodzone płuca, których nie można inaczej uratować”, powiedzieli główni autorzy badania, Ahmed Hozain (surgical research fellow w Columbia Engineering) i John O ’ Neill (adjunct associate Research scientist w Columbia Engineering).
w ciągu ostatnich ośmiu lat naukowcy opracowali radykalnie nową metodę, aby zapewnić więcej płuc pacjentom, którzy pilnie potrzebują przeszczepu narządów. W 2017 roku zademonstrowali możliwość wspomagania krążenia krzyżowego całych płuc poza ciałem. W 2019 r. wykazali skuteczność krążenia krzyżowego poprzez regenerację poważnie uszkodzonych płuc świń, a w 2020 r.z powodzeniem wydłużyli czas trwania wsparcia krążenia krzyżowego do bezprecedensowych czterech dni.
teraz, w tym nowym artykule, zespół pokazuje, że wyjaśnione ludzkie płuca, już odrzucone do przeszczepu, mogą być odzyskane na ich platformie krążenia krzyżowego, co z powodzeniem utrzymało integralność płuc i spowodowało odzyskanie czynnościowe płuc. Przez 24 godziny krążenia krzyżowego zespół zaobserwował znaczną poprawę żywotności komórek, jakości tkanek, reakcji zapalnych i-co najważniejsze-funkcji oddechowych.
„udało nam się odzyskać płuco dawcy, którego nie udało się odzyskać w klinicznym systemie perfuzji płuc ex vivo, który jest obecnie standardem opieki. Była to najbardziej rygorystyczna Walidacja naszej platformy cross-circulation do tej pory, pokazująca wielką obietnicę dla jej przydatności klinicznej”, powiedział Vunjak-Novakovic.
to płuco dawcy wykazało uporczywy obrzęk i gromadzenie się płynu, którego nie można było rozwiązać, i zostało odrzucone do przeszczepu przez wiele ośrodków transplantacyjnych i ostatecznie zaoferowane do badań. Do czasu otrzymania tego płuca zespół doświadczył dwóch okresów zimnego niedokrwienia, które wynosiły 22,5 godziny, plus Pięć godzin klinicznego leczenia EVLP. Co ciekawe, po 24 godzinach krążenia krzyżowego płuco wykazało powrót do sprawności.
vunjak-Novakovic zauważył, że wielkość i profil ich multi-instytucjonalnego zespołu badawczego-25 badaczy z doświadczeniem w bioinżynierii, chirurgii, immunologii, komórkach macierzystych i różnych dyscyplinach klinicznych-odzwierciedla złożoność tego projektu translacyjnego.
Zachary Kon, dyrektor programu transplantacji płuc, NYU Langone Health, który nie brał udziału w badaniu, skomentował: „jako chirurg przeszczepu płuc widziałem wielu pacjentów, którzy nie otrzymywali przeszczepów płuc, których desperacko potrzebowali. Uważam tę pracę za intrygującą i mam nadzieję, że ta technologia udostępni więcej płuc dawcy.”
badacze podkreślają, że zanim krążenie krzyżowe stanie się rzeczywistością kliniczną, należy wykonać więcej pracy. W przypadku klinicznego zastosowania platformy cross-circulation przewidują dwa scenariusze kliniczne zastosowania platformy cross-circulation, które planują realizować. Jednym z podejść jest bezpośrednie przełożenie metody wykazanej w tym nowym badaniu, z płucem dawcy ludzkiego odzyskanym przez” ksenogeniczne ” krążenie krzyżowe z medycznym, wolnym od patogenów gospodarzem zwierzęcym. W tym celu należy ocenić bezpieczeństwo, wykonalność, profile ryzyka i wyniki ksenogenicznego krążenia krzyżowego w dużej liczbie płuc.
inne podejście polega na tym, że krytycznie chorzy pacjenci oczekujący na przeszczep na sztucznym podparciu płuc mogą służyć jako gospodarz krążenia krzyżowego w celu odzyskania uszkodzonego płuca dawcy, które otrzymają do przeszczepu, gdy tylko narząd wyzdrowieje. Jak opisano w artykule, ksenogeniczna Platforma krążenia krzyżowego może również służyć jako narzędzie badawcze do badania regeneracji narządów, immunologii Transplantacyjnej i rozwoju nowych metod terapeutycznych.
patrząc w przyszłość, naukowcy mają nadzieję rozszerzyć korzyści płynące ze swojej platformy krążenia krzyżowego na odzyskiwanie innych ludzkich narządów, w tym wątroby, serca, nerek i kończyn.
o badaniu
badanie nosi tytuł „ksenogeniczne krążenie krzyżowe do pozaustrojowego odzyskiwania uszkodzonych płuc ludzkich.”
autorami są: 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 Romanow3, Charles C. Marboe11, Adam D. Griesmer9, Brandon A. Guenthart1,12, Matthew Bacchetta1,4,16,17 i Gordana Vunjak-Novakovic1,8
1 Zakład Inżynierii Biomedycznej, Columbia University
2 Zakład chirurgii, Columbia University Medical Center
3 Instytut Medycyny porównawczej, Columbia University Medical Center
4 zakład Chirurgii Klatki Piersiowej, Vanderbilt University
5 zakład perfuzji klinicznej, Columbia University Medical Center
6 vagelos College Of Physicians And Surgeons, Columbia University Medical Center
7 Department of Biomedical Engineering, Stevens Institute of Technologia
8 Zakład Medycyny, Columbia University Medical Center
9 zakład Mikrobiologii i Immunologii, Columbia University Medical Center
10 Columbia Center for Human Development, Columbia University Medical Center
11 Zakład Medycyny, Uniwersytet Południowej Kalifornii
12 zakład biologii komórek macierzystych i Medycyny Regeneracyjnej, Uniwersytet Południowej Kalifornii
13 zakład patologii i Biologii Komórki, Columbia University Medical Center
14 Centrum dla immunologii translacyjnej, Columbia University Medical Center
15 Katedra Kardiochirurgii Uniwersytetu Stanforda
16 Katedra Kardiochirurgii Uniwersytetu Vanderbilta
17 Katedra Inżynierii Biomedycznej Uniwersytetu Vanderbilta
badanie zostało wsparte grantami z National Institutes of Health (HL134760, EB27062, HL120046, HL007854), Fundacji Blavatnik oraz Fundacji Mikati.
autorzy nie deklarują żadnych konkurencyjnych interesów finansowych.
linki:
http://dx.doi.org/10.1038/s41591-020-0971-8
DOI: 10.1038 / s41591-020-0971-8
wizualizacje: 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. Znana również jako Fu Foundation School of Engineering and Applied Science, Szkoła poszerza wiedzę i rozwija technologię poprzez pionierskie badania jej ponad 220 Wydziału, jednocześnie kształcąc studentów i absolwentów w środowisku współpracy, aby stać się liderami poinformowanymi przez solidną podstawę w inżynierii. Wydział szkoły znajduje się w centrum interdyscyplinarnych badań Uniwersytetu, przyczyniając się do Data Science Institute, Earth Institute, Zuckerman Mind Brain Behavior Institute, Precision Medicine Initiative oraz Columbia Nano Initiative. Kierując się strategiczną wizją „Columbia Engineering for Humanity”, szkoła ma na celu przełożenie pomysłów na innowacje, które wspierają zrównoważoną, zdrową, bezpieczną, połączoną i kreatywną ludzkość.
