Name: a modified heterotopic swine hind limb transplant model for translational vascularized composite allotransplantation (vca) research
Uploaded: 2013-10-14T08:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Modified Heterotopic Swine Hind Limb Transplant Model for Translational Vascularized Composite Allotransplantation VCA Research at JoVE.com

Vi ønsker å takke følgende personer for deres bidrag til dette prosjektet: Kakali Sarkar, PhD, Joani Christensen, BS, Kate Buretta, BS, Nance Yuan, BS, William Lehao, MD, Johanna Grahammer, Georg Furtmüller, MD, Erin Rada MD, Mohammed Al-Rakan MD, Karim Sarhane MD, samisk Khalifian, BS, Mao Qi, MD, og ​​Angelo Leto Barone MD, VCA Laboratory, Department of plastisk og rekonstruktiv kirurgi, Johns Hopkins University School of Medicine, Janis Taube, MD, Mark Fischer, MD, Avdelinger of Dermatology og patologi, Johns Hopkins University School of Medicine, Sue Eller, minimal invasiv kirurgi Training Center, Johns Hopkins University School of Medicine og Cheng-Hung Lin, MD Chang Gung Memorial Hospital, Linkou, Taiwan. Finansieringskilde: Armed Forces Institute of Regenerative Medicine (DoD W81XWH-08-2-0032)

I denne videoen publikasjonen, ble alle prosedyrer dyr utført i samsvar med et dyr protokoll godkjent av Johns Hopkins University Institutional Animal Care og bruk Committee (IACUC). En. Preoperativ planlegging <ol><li> Vi benytter MHC-definert MGH innavlet miniatyr svin (15-20 kg) i våre translasjonsforskning studier for lem allotransplantation hvor en mannlig donor gir lemmer for to kvinnelige mottakere (figur 1). Før kirurgi, giver-og mottaker dyr gjennomgå grundig ...

<ol>
	<li>Barth, R. N., Rodriguez, E. D., Mundinger, G. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascularized+bone+marrow-based+immunosuppression+inhibits+rejection+of+vascularized+composite+allografts+in+nonhuman+primates.">Vascularized bone marrow-based immunosuppression inhibits rejection of vascularized composite allografts in nonhuman primates.</a> Am. J. Transplant. 11 (7), 1407-1416 (2011).</li><li>Brandacher, G., Gorantla, V. S., Schneeberger, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hand/Forearm+transplantation+using+a+novel+cell-based+immunomodulatory+protocol-experience+with+five+patients.">Hand/Forearm transplantation using a novel cell-based immunomodulatory protocol-experience with five patients.</a> Am. J. Transplant. 11, 190 (2011).</li><li>Brandacher, G., Grahammer, J., Sucher, R., Lee, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+for+basic+and+translational+research+in+reconstructive+transplantation.">Animal models for basic and translational research in reconstructive transplantation.</a> Birth Defects Res. C Embryo Today. 96 (1), 39-50 (2012).</li><li>Brandacher, G., Lee, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hand+transplantation.">Hand transplantation.</a> Hand Clin. 27, xiii-xiv (2011).</li><li>Hettiaratchy, S., Mendely, E., Randolph, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tolerance+to+composite+tissue+allografts+across+a+major+histocompatibility+barrier+in+miniature+swine.">Tolerance to composite tissue allografts across a major histocompatibility barrier in miniature swine.</a> Transplantation. 27, 514-521 (2004).</li><li>Ibrahim, Z., Busch, J., Awwad, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selected+physiologic+compatibilities+and+incompatibilities+between+human+and+porcine+organ+systems.">Selected physiologic compatibilities and incompatibilities between human and porcine organ systems.</a> Xenotransplantation. 13 (6), 488-499 (2005).</li><li>Kirk, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crossing+the+bridge:+large+animal+models+in+translational+transplantation+research.">Crossing the bridge: large animal models in translational transplantation research.</a> Immunol. Rev. 19, 176-196 (2003).</li><li>Lee, W. P., Rubin, J. P., Cober, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+swine+model+in+transplantation+of+vascularized+skeletal+tissue+allografts.">Use of swine model in transplantation of vascularized skeletal tissue allografts.</a> Transplant Proc. 30, 2743-2745 (1998).</li><li>Mathes, D. W., Hwang, B., Graves, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tolerance+to+vascularized+composite+allografts+in+canine+mixed+hematopoietic+chimeras.">Tolerance to vascularized composite allografts in canine mixed hematopoietic chimeras.</a> Transplantation. 92 (12), 1301-1308 (2011).</li><li>Mathes, D. W., Randolph, M. A., Solari, M. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Split+tolerance+to+a+composite+tissue+allotransplant+in+a+swine+model.">Split tolerance to a composite tissue allotransplant in a swine model.</a> Transplantation. 75 (1), 25-31 (2003).</li><li>Mezrich, J. D., Haller, G. W., Arn, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histocompatible+miniature+swine:+an+inbred+largeanimal+model.">Histocompatible miniature swine: an inbred largeanimal model.</a> Transplantation. 75 (6), 904-907 (2003).</li><li>Petruzzo, P., Lanzetta, M., Dubernard, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+International+Registry+on+Hand+and+Composite+Tissue+Transplantation.">The International Registry on Hand and Composite Tissue Transplantation.</a> Transplantation. 90, 1590-1594 (2010).</li><li>Sucher, R., Lin, C., Zanoun, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+hind+limb+transplantation:+a+new+composite+tissue+allotransplantation+model+using+nonsuture+supermicrosurgery.">Mouse hind limb transplantation: a new composite tissue allotransplantation model using nonsuture supermicrosurgery.</a> Transplantation. 90, 1374-1380 (2010).</li><li>Ust&#252;ner, E. T., Majzob, R. K., Ren, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Swine+composite+tissue+allotransplant+model+for+preclinical+hand+transplant+studies.">Swine composite tissue allotransplant model for preclinical hand transplant studies.</a> Microsurgery. 20, 400-406 (2000).</li><li>Ust&#252;ner, E. T., Zdichavsky, M., Ren, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+composite+tissue+allograft+survival+in+a+porcine+model+with+cyclosporine/mycophenolate+mofetil+therapy.">Long-term composite tissue allograft survival in a porcine model with cyclosporine/mycophenolate mofetil therapy.</a> Transplantation. 661, 581-587 (1998).</li><li>Wachtman, G. S., Wimmers, E. G., Gorantla, V. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biologicals+and+donor+bone+marrow+cells+for+targeted+immunomodulation+in+vascularized+composite+allotransplantation:+a+translational+trial+in+swine.">Biologicals and donor bone marrow cells for targeted immunomodulation in vascularized composite allotransplantation: a translational trial in swine.</a> Transplant Proc. 43, 3541-3544 (2011).</li></ol>

Historisk sett, inkludert den heterotopiske hind lem transplantasjon protokollen exteriorization av en hud padle til ventral bukveggen og fartøyene ble anastomoseres i en ende-til-side måte (Hettiarachty 2004). Imidlertid, i den modifiserte fremgangsmåte, en invertert klaff insetting og ende-mot-ende anastomose bringe huden paddle mer sideveis og dermed letter immunovervåking i en stående posisjon av dyret. Identifiseringen av Sural arterie og sonene maksimalt perfusjon ved hjelp av nær-infrarød laser angiografi ...

Vaskualisert Composite Allotransplantation (VCA) som hånd-og ansiktstransplantasjoner er nå en klinisk virkelighet med mange hender og ansikt transplantasjoner utføres på verdensbasis 12. Til tross for det faktum at tidlig og mellomliggende resultater er gunstig og meget oppmuntrende 2, fortsetter behovet for kronisk multidrug immunsuppresjon for å begrense dens utbredt klinisk anvendelse. Fremskritt i murine modeller av VCA inkludert super-mikro anastomoser og nonsuture cuff teknikker 13, 3 har banet vei for en bedre forståelse av alloimmun responser i VCA. Myriader av immunmodulerende protokoller har blitt foreslått for kliniske applikasjoner basert på vår bedre forståelse av immunmekanismer i VCA men de må vurderes fortløpende i et stort dyr modell som ville være rimelig forutsigbare for deres prestasjoner hos mennesker 7. Basert på fysiologiske og immunologiske likheter mellom mennesker og svin organsystemer <sup&gt; 6, kan svine VCA modeller anses som pålitelige og kostnadseffektive alternativer til hjørnetann 9 og ikke-menneskelige primater modeller en. Denne artikkelen gir en detaljert oversikt over metodene som er brukt i vår MHC-definert svine heterotop hind lem transplantasjon modell, som fungerer som grunnlag for våre nåværende og fremtidige immunmodulerende strategier som tar sikte på å indusere immuntoleranse til VCA og dermed utvide sitt klinisk anvendelse. Vi bruker godt karakterisert innavlede griser avlet for å homozygosity på svine leukocyttantigen locus spesielt for deres bruk i transplantasjon relatert forskning 11. Vi heve en vaskularisert osteomyocutaneous klaff basert på femoral fartøy. Klaffen inneholder intakt vaskularisert benmarg i distal femur og proksimale tibia. Den anteromedial lår hud er også inkludert i transplantatet, og er exteriorized til dorsolateral aspekt av mottakeren dyret for immunovervåkning av de mest immunogene komponenten of VCA. Dorsolaterale posisjonering muliggjør klinisk undersøkelse i stående og sittende stilling og holder allograft huden relativt ren også. Ustener et al. Introduserte en av de første store dyr translasjonsforskning modeller i VCA ved transplantere radial forbena osteomyocutaneous flaps i utav gården griser 15. Gruppen utnyttes denne modellen for å demonstrere for første gang at akutt avvisning i VCA som omfattet den svært immunogene skin-komponenten kan være forsinket og behandlet med en klinisk relevant strategi uten vesentlige stoff-spesifikke komplikasjoner og sideeffekter. De gunstige resultatene oppnådd i denne studien senere bygget en grunnleggende trinn i utformingen av legemiddelregimer menneskelig rekonstruktiv transplantasjon. Selv om disse tidlig gris VCA modellene var godt egnet for å utvikle protokoller for å forhindre avstøtning av hud, muskler, bein, nerver og fartøy de manglet spesialiserte strukturer som ledd cartilage og synovial membraner i leddene. Påfølgende innsats ble fokusert på å inkludere den mediale siffer av dyret, som nødvendiggjorde full lengde cast plassering for å hindre pode dislodgement 14. Selv om det er egnet for å undersøke avvisning av alle større deler av lem transplantasjon, er en av de største begrensninger i denne modellen var etter transplantasjon ambulerende vanskeligheter på grunn av fell plassering. Dermed heterotopiske svine lem allotransplantation modeller, som består av tibia, fibula, kneleddet, distal femur, omkringliggende muskler, og en hud padle, ble opprettet for å først og fremst studere immunologiske aspekter av VCA samtidig som dyret til fritt ambulate postoperativt med minimal morbidit 8 . Utviklingen av godt karakterisert SLA-definerte innavlede griser gjennom banebrytende arbeidet til Dr. David H. Sachs førte til en ny æra av translasjonell VCA forskning. Utnytte en heterotop hind lem transplantasjon modell i en mindre antigen mismatch innstilling, Mathes et al. 10 demonstrerte ubestemt overlevelse av muskel-komponenter med en kort kur med ciklosporin behandling. Huden komponent overlevelse, ble imidlertid bare forlenget sammenlignet med ingen behandling kontroller. Tapet av huden komponenten av transplantatet ble tilskrevet en isolert og meget sterk immunrespons, særlig til overhuden. Tilsvarende bruker fullt umake griser med T-celle uttømming, en kort kur med ciklosporin og cytokin mobilisert giver perifere mononukleære blodceller indusert toleranse bare til muskel-komponenter og huden komponenten ble fortsatt avvist fem. Dette fenomenet, som kalles &quot;delt toleranse&quot;, brakt et paradigmeskifte i VCA forskning med et større fokus på den høyst immunogenic hud komponent, som er en integrert del av de fleste rekonstruktiv transplantasjoner utført til dags dato. I denne modifiserte modellen, vi utnytte ende-til-ende-anastomose etter ligating mottakeren lårarterie og rotere det cephalic (Figur 1). Dette reduserer ikke bare iskemi tid ved å tillate bruken av en konvensjonell koblingsinnretning, men også reduserer sjansene for anastomotisk svikt. Vi har ikke observert noen iskemiske hendelser følgende ligation av lårarterie i våre mottakere som indikerer at sikkerhetsstillelse sirkulasjon var tilstrekkelig til å gi vaskularitet til den opprinnelige beinet. I tillegg, i denne modifiserte fremgangsmåte, er externalized huden komponent mobilisert basert på de underliggende perforator fartøyer og er plassert i sideretningen (fig. 1) i motsetning til en ventral lyske posisjon i den tradisjonelle modellen 10.. Dette gir enkel visualisering av transplantatet for immunovervåking i stående eller sittende stilling av dyret. Derfor, er en pålitelig og reproduserbar store dyremodell nødvendig for å undersøke toleranseinduksjon strategier mot huden komponenten av VCA og for å utvikle nye noninvasive immunovervåkings strategier for bedre prediksjon av graft overlevelse.

<table border="1">
		<tbody>
		 <tr>
			<td>Name of the Reagent</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue Number</td>
			<td>Comments (optional)</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>REAGENTS</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>HTK</td>
			<td>Custodial</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>EQUIPMENT</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Electric Pen Drive</td>
			<td>Synthes, Westchester PA </td>
			<td>05.001.011 </td>
			<td>Reciprocating saw</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Vascular Coupling device</td>
			<td>Synovis, Newtown PA</td>
			<td>21003B</td>
			<td></td>
		 </tr>
		</tbody>
 </table>

a modified heterotopic swine hind limb transplant model for translational vascularized composite allotransplantation (vca) research

Vaskualisert Composite Allotransplantation (VCA) som hånd-og ansiktstransplantasjoner representerer et levedyktig alternativ behandling for komplekse muskel-skjelett traumer og ødeleggende vev tap. Til tross for gunstige og svært oppmuntrende tidlig og middels funksjonelle utfall, avvisning av den svært immunogenic hud komponent i en VCA og potensielle negative effektene av kronisk multi-drug immunsuppresjon fortsette å hemme utbredt klinisk anvendelse av VCA. Derfor må forskning på dette nye felt for å fokusere på translasjons studier relatert til unike immunologiske egenskaper av VCA og for å utvikle nye immunmodulerende strategier for immunomodulering og toleranseinduksjon følgende VCA uten behov for langvarig immunsuppresjon. Denne artikkelen beskriver en pålitelig og reproduserbar translatorisk store dyremodell av VCA som består av en osteomyocutaneous klaff i et MHC-definert svin heterotop hind lem allotransplantation. Briefly, er et godt vascularized hud padle identifisert i anteromedial lår regionen ved hjelp av nær infrarød laser angiografi. De underliggende muskler, kneleddet, distal femur, og proksimale tibia er høstet på en femoral vaskulær pedicle. Dette allograft kan betraktes som både en VCA og en vaskularisert benmargstransplantasjon med sine unike immun privilegerte funksjoner. Transplantatet blir transplantert til en subkutan lomme i abdominal mottakeren dyr med en hud komponent exteriorized til dorsolateral region for immunovervåkning. Tre kirurgiske team jobber samtidig i en godt koordinert måte å redusere anestesi og iskemi ganger, og dermed forbedre effektiviteten av denne modellen og redusere potensielle confounders i eksperimentelle protokoller. Denne modellen fungerer som grunnlaget for fremtidige terapeutiske strategier som tar sikte på å redusere og potensielt eliminere behovet for kroniske multi-drug immunsuppresjon i VCA.

Tjuefire SLA-definerte svin heterotop hind lem transplantasjoner ble utført ved hjelp av vår endret teknikken med en gjennomsnittlig iskemi tid på 78 min (Range: 62-94 min). Graft innfelt og dorsolaterale hud padle posisjonering ble oppnådd uten problemer i alle dyr. Nær infrarød laser angiografi viste utmerket pode perfusjon i alle mottakerne. De første tolv venøse anastomoser ble utført ved bruk av konvensjonelle suture teknikker mens de siste tolv venøse anastomoser ble utført ved hjelp av en vaskulær kob...

Watch this Scientific Journal Video about A Modified Heterotopic Swine Hind Limb Transplant Model for Translational Vascularized Composite Allotransplantation VCA Research at JoVE.com

A Modified Heterotopic Swine Hind Limb Transplant Model for Translational Vascularized Composite Allotransplantation VCA Research

Vaskualisert Composite Allotransplantations (VCA) har blitt en klinisk virkelighet. Imidlertid er bred klinisk anvendelse av VCA begrenset av kronisk multi-drug immunsuppresjon. Forfatterne presenterer en pålitelig og reproduserbar store dyremodell for å oversette romanen immunmodulerende strategier som kan redusere eller potensielt eliminere behovet for immunsuppresjon i VCA.

En modifisert Heterotop Svine Hind Limb Transplant Modell for Translasjonell vaskualisert Composite Allotransplantation (VCA) Forskning

Vascularized Composite Allotransplantation (VCA) such as hand and face transplants represent a viable treatment option for complex musculoskeletal trauma ...

Research

JoVE Journal

Medicine

A Modified Heterotopic Swine Hind Limb Transplant Model for Translational Vascularized Composite Allotransplantation (VCA) Research

A Modified Method for Heterotopic Mouse Heart Transplantion

En modifisert metode for Heterotop Mouse Hjerte Transplantion

Mice are often used as heart transplant donors and recipients in studies of transplant immunology due to the wide range of transgenic mice and reagents ...

Murine Heterotopic Heart Transplant Technique

Murint Heterotop hjertetransplantasjon Teknikk

It is now over forty years since this technique was first reported by Corry, Wynn and Russell. Although it took some years for other labs to become ...

A Novel Microsurgical Model for Heterotopic, En Bloc Chest Wall, Thymus, and Heart Transplantation in Mice

A Novel mikro Modell for Heterotop, En Bloc brystveggen, Thymus, og hjertetransplantasjon i Mus

Exploration of novel strategies in organ transplantation to prolong allograft survival and minimizing the need for long-term maintenance immunosuppression ...

Orthotopic Hind Limb Transplantation in the Mouse

Orthotopic Hind Limb Transplantasjon i Mus

In vivo animal model systems, and in particular mouse models, have evolved into powerful and versatile scientific tools indispensable to basic and ...

Mouse Model for Pancreas Transplantation Using a Modified Cuff Technique

Musemodell for bukspyttkjertelen transplantasjon bruker en modifisert mansjett teknikk

Mouse models have several advantages in transplantation research, including easy handling, a variety of genetically well-defined strains, and the ...

Surgical Angiogenesis in Porcine Tibial Allotransplantation: A New Large Animal Bone Vascularized Composite Allotransplantation Model

Kirurgisk angiogenese i svin Tibial Allotransplantation: en ny stor dyr bein Stangeriaceae sammensatte Allotransplantation modell

Segmental bone loss resulting from trauma, infection malignancy and congenital anomaly remains a major reconstructive challenge. Current therapeutic ...

Preclinical Model of Hind Limb Ischemia in Diabetic Rabbits

Prekliniske modell av hind lem iskemi i diabetiker kaniner

Peripheral vascular disease is a widespread clinical problem that affects millions of patients worldwide. A major consequence of peripheral vascular ...

Modified Heterotopic Hindlimb Osteomyocutaneous Flap Model in the Rat for Translational Vascularized Composite Allotransplantation Research

Modifisert Heterotopic Hindlimb bentap Osteomyocutaneous klaff modell i Rat for translational vascularized Composite Allografting forskning

Vascularized composite allotransplantation (VCA) is a relatively new field in the reconstructive surgery. Clinical achievements in human VCA include hand ...

A Mouse Model of Vascularized Heterotopic Spleen Transplantation for Studying Spleen Cell Biology and Transplant Immunity

En mus modell av vascularized Heterotopic milt transplantasjon for å studere milt Cell Biology og Transplant immunitet

The spleen is a unique lymphoid organ that plays a critical role in the homeostasis of the immune and hematopoietic systems. Patients that have undergone ...

Taking the Next Step: a Neural Coaptation Orthotopic Hind Limb Transplant Model to Maximize Functional Recovery in Rat

Tar neste trinn: en neural coaptasjon ortotopisk hind lem transplantasjon modell for å maksimere funksjonell utvinning i rotte

Limb transplant in particular and vascularized composite allotransplant (VCA) in general have wide therapeutic promise that have been stymied by current ...