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 vill tacka för följande personer för deras bidrag till detta projekt: 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, samiska Khalifian, BS, Mao Qi, MD, och Angelo Leto Barone MD, VCA Laboratoriet, Institutionen för Plastic och rekonstruktiv kirurgi, Johns Hopkins University School of Medicine, Janis Taube, MD, Mark Fischer, MD, Avdelningar för dermatologi och patologi, Johns Hopkins University School of Medicine, Sue Eller, minimalt invasiv kirurgi Training Center, Johns Hopkins University School of Medicine och Cheng-Hung Lin, MD Chang Gung Memorial Hospital, Linkou, Taiwan. Finansieringskälla: Försvarsmakten Institutet för regenerativ medicin (DoD W81XWH-08-2-0032)

I den här videon publikation var alla djurförsök utförs i enlighet med en djurprotokoll som godkänts av Johns Hopkins University Institutional Animal Care och användning kommittén (IACUC). 1. Preoperativ Planering <ol><li> Vi använder MHC-definierade MGH inavlade minigris (15-20 kg) i vår translationella studier för lem allotransplantation, där en manlig donator ger lemmar för två kvinnliga mottagare (Figur 1). Före operation, givar-och mottagarländer djuren...

<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>

Historiskt ingick heterotopiskt bakbenen transplantation protokoll exteriorisering av en hud paddla på den ventrala bukväggen och fartygen anastomoseras i en end-to-side sätt (Hettiarachty 2004). Men i vår modifierade metoden, en inverterad flik insetting och end-to-end-anastomos bringa huden paddel mer i sidled och därmed underlättar immun övervakning i en stående position hos djuret. Identifieringen av sural artär och zonerna med maximal perfusion använder nära infraröd laser angiografi ytterligare förbä...

Vaskulariserad Composite allotransplantation (VCA) såsom hand-och ansiktstransplantationer är nu en klinisk verklighet med många hand-och ansiktstransplantationer utförs i hela världen 12. Trots att tidiga och mellanresultat är goda och mycket uppmuntrande 2, fortsätter kravet på kronisk multi immunosuppression för att begränsa dess utbredd klinisk applikation. De framsteg inom musmodeller av VCA inklusive supermikro anastomoser och nonsuture manschetten tekniker 13, 3 har banat väg för en bättre förståelse av alloimmuna svar i VCA. Myriader av immunmoduler protokoll har föreslagits för kliniska applikationer baserade på vår bättre förståelse av immunmekanismer i VCA men de måste valideras i en stor djurmodell som skulle vara rimliga förutsägelser om deras prestation hos människor 7. Baserat på fysiologiska och immunologiska likheter mellan systemen mänskliga och svin organ <sup&gt; 6, kan svin VCA-modeller anses vara tillförlitliga och kostnadseffektiva alternativ till hörntand 9 och icke-humana primatmodeller 1. Denna artikel ger en detaljerad översikt över den metod som används i vår MHC definierade svin heterotop bakbenen transplantation modell, som fungerar som grund för våra nuvarande och framtida immunmodulerande strategier som syftar till att inducera immuntolerans till VCA och därmed bredda dess kliniska tillämpning. Vi använder väl karakteriserade inavlade grisar uppfödda till homozygositet vid svin leukocytantigen locus speciellt för deras användning inom transplantationsrelaterad forskning 11. Vi höjer en vaskulariserad osteomyocutaneous flik baserad på lårbens fartyg. Klaffen innehåller intakt vaskulariserad benmärg i distala femur och proximala tibia. Antero låret huden är också inkluderad i transplantatet och exterioriserades till dorsolaterala aspekt av mottagardjur för immunövervakning av de mest immunogena komponenten of VCA. Dorsolateral positionering underlättar klinisk undersökning i stående och sittande positioner och håller allograft huden relativt ren också. Ustener et al. Presenterade en av de första stora djurtranslationella modeller i VCA genom att transplantera radiella forelimb osteomyocutaneous klaffar i utavlade gården grisar 15. Gruppen utnyttjade denna modell för att demonstrera för första gången att akut avstötning i VCA som innehöll den mycket immunogena huden komponent kan fördröjas och behandlas med en kliniskt relevant strategi utan signifikanta läkemedelsspecifika komplikationer och biverkningar. De goda resultat som erhållits i denna studie senare byggde ett grundläggande steg i att utforma läkemedelsbehandlingar för mänsklig rekonstruktiv transplantation. Även om dessa tidiga gris VCA modellerna var väl lämpade för att utveckla protokoll för att förhindra avstötning av hud, muskler, ben, nerver och kärl som de saknade specialiserade strukturer såsom artikulära cartilage och synovial membran av lederna. Efterföljande ansträngningar var inriktade på bland annat den mediala siffran i djuret, som krävde full längd gjutna placering för att förhindra graft rubbas 14. Även lämplig för att undersöka avvisande av alla viktiga delar av lem transplantation, en av de stora begränsningar av denna modell var efter transplantationen ambulatorisk svårigheter på grund av att kasta placering. Således heterotopiska svin lem allotransplantation modeller, bestående av skenbenet, vadben, knäled, distala lårbenet, omgivande muskler, och en hud paddel, skapades för att i första hand studera immunologiska aspekter av VCA samtidigt som djuret fritt ambulate postoperativt med minimal morbidit 8 . Utvecklingen av väl karakteriserade SLA-definierade inavlade svin genom det banbrytande arbetet av Dr David H. Sachs ledde till en ny era av translationell VCA forskning. Använda en heterotop bakbenen transplantation modell i en mindre antigen obalans inställning, Mathes et al. 10 visade obestämd överlevnad muskuloskeletala komponenter med en kort kurs av cyklosporin-behandling. Huden komponent överlevnad var dock bara förlängd jämfört med ingen behandling kontroller. Förlusten av huden komponent av transplantatet skulle tillskrivas en isolerad och mycket kraftig immunrespons, i synnerhet till epidermis. På samma sätt, med hjälp av helt inkompatibla grisar med T-cells utarmning, en kort kurs av cyklosporin och cytokin mobiliserat givar perifera mononukleära blodceller inducerade tolerans endast till muskuloskeletala komponenter och huden komponenten fortfarande förkastades 5. Detta fenomen, som kallas &quot;split tolerans&quot;, väckte ett paradigmskifte i VCA forskning med ett större fokus på den mycket immunogena huden komponent, som är en integrerad del av de flesta rekonstruktiv transplantationer utförts hittills. I denna modifierade modellen utnyttjar vi end-to-end-anastomos av ligating mottagaren femoralartären och vrida den cephalad (Figur 1). Detta minskar inte bara ischemitiden genom att tillåta användning av en konventionell kopplingsanordning, men också minskar risken för anastomotisk misslyckande. Vi har inte observerat några ischemiska händelser efter ligation av lårbensartären i våra mottagare anger att säkerheter cirkulation var tillräcklig för att ge kärl till den infödda benet. Dessutom, i detta modifierade förfarande är externaliserats hud komponent mobiliseras baserat på de underliggande perforator fartyg och är placerad i sidled (figur 1) i motsats till en ventral ljumske position i den traditionella modellen 10. Detta möjliggör enkel visualisering av transplantatet för immunövervakning i en stående eller sittande ställning på djuret. Därför är en tillförlitlig och reproducerbar stor djurmodell viktigt att undersöka toleransinduktions strategier mot huden komponenten i VCA och för att utveckla nya noninvasive immun strategier för bättre prediktion av graft överlevnad övervakning.

<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

Vaskulariserad Composite allotransplantation (VCA) såsom hand-och ansiktstransplantationer utgör en livskraftig behandlingsalternativ för komplexa muskuloskeletala trauma och förödande vävnadsförlust. Trots gynnsamma och mycket uppmuntrande tidiga och mellanliggande funktionella resultat, förkastande av den mycket immunogena hud komponent i en VCA och eventuella negativa effekter av kronisk multidrog immunosuppression fortsätter att hämma utbredd klinisk applikation av VCA. Därför måste forskningen i denna roman område att fokusera på translationella studier relaterade till unika immunologiska funktioner i VCA och för att utveckla nya immunmodulerande strategier för immunmodulering och tolerans induktion efter VCA utan behov av långsiktig immunosuppression. I artikeln beskrivs en tillförlitlig och reproducerbar translationell stora djurmodell av VCA som består av en osteomyocutaneous flik i ett MHC-definierad svin heterotop bakbenen allotransplantation. Briefly, är en väl vaskulariserad hud paddla identifierats i antero regionen lår med hjälp av nära infraröd laser angiografi. De underliggande muskler, knäled, distala femur och proximala tibia skördas på en lårbens vaskulär pedicle. Denna allograft kan anses vara både en VCA och en vaskulariserad benmärgstransplantation med dess unika immun privilegierade funktioner. Den transplantat transplanteras till en subkutan buk ficka i det mottagande djuret med en hud komponent exterioriserades till dorsolaterala området för immunövervakning. Tre kirurgteam arbeta samtidigt i ett väl samordnat sätt för att minska anestesi och ischemi tider, och därigenom förbättra effektiviteten i denna modell och minska potentiella confounders i experimentella protokoll. Denna modell utgör grunden för framtida terapeutiska strategier för att minska och eventuellt eliminerar behovet av kronisk multidrog immunosuppression i VCA.

Tjugofyra SLA-definierade svin heterotopiska bakbenen transplantationer utfördes med hjälp av vår modifierad teknik med en genomsnittlig ischemi tid på 78 min (Range: 62-94 min). Graft nedfällning och dorsolaterala hud paddel positionering uppnåddes utan svårighet hos alla djur. Nära infraröd laser angiografi visade utmärkt transplantat perfusion i alla mottagare. De första tolv venösa anastomoser utfördes med hjälp av konventionella sutur tekniker medan de senaste tolv venösa anastomoser utfördes med hj...

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

Vaskulariserad Composite Allotransplantations (VCA) har blivit en klinisk verklighet. Dock är bred klinisk tillämpning av VCA begränsad av kronisk multiläkemedels immunosuppression. Författarna presenterar en tillförlitlig och reproducerbar stora djurmodell för att översätta nya immunmodulerande strategier som kan minimera eller potentiellt eliminera behovet av immunsuppression i VCA.

En modifierad Heterotopisk Svinbakbenstrans modell för Translational vaskulariserad 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 modifierad metod för Heterotopisk mushjärta transplantationer

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

Murina Heterotopisk Heart Transplant Teknik

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 för Heterotopisk, En Bloc Chest Wall, Thymus och hjärttransplantation i möss

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 bakbenen Transplantation i musen

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

Musmodell för bukspottkörteln Transplantation med en modifierad manschetten teknik

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

Kirurgiska angiogenes i svin Tibial Allotransplantation: ett nytt stort djurs ben vaskulariserad sammansatta 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

Prekliniska modell av hind lem ischemia i diabetiska 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

Modifierad Heterotopisk bakben Osteomyocutore flik modell i råtta för translationell vascularized sammansatt Allotransplantation 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 Mjälttransplantation för att studera mjältens cell bio logi och transplantations 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

Ta nästa steg: en neural coaptation Orthotopic Hind Limb Transplant Model för att maximera funktionell återhämtning i Rat

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