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OPEX_4 (Start-up)

Funktionelle Magnet-Resonanz-Tomographie zur Funktionsbeurteilung von Lungentransplantaten im Organ-Care-System vor der Transplantation im Schweinemodell

Lungentransplantation ist ein etabliertes Verfahren zur Behandlung von terminalen Lungenerkrankungen mit kontinuierlich verbessertem Langzeitüberleben der Patienten. Guten Ergebnissen aufgrund von Fortschritten in der Operationstechnik wie auch der Nachbetreuung der Patienten stehen weiterhin lange Wartelisten aufgrund eines mangelnden Angebots an Organen gegenüber. Insbesondere im Bereich der Lungentransplantation wird die Zahl der transplantierten Organe neben dem geringen Angebot auch durch eine im Vergleich zu anderen Organen relativ hohen Rate an nicht zur Transplantation verwandten Organe limitiert.

Ein Ansatz zur Erhöhung der Rate transplantierbarer Organe ist die Rekrutierung von initial als schlecht bzw. marginal eingestuften Spenderorganen, die durch die Verwendung von ex-vivo Perfusionssystemen in ihrer Qualität verbessert wurden. Diese Systeme ermöglichen z.B. eine längere Beobachtung der Organe und bieten die Option zur medikamentösen oder chirurgischen Intervention.

Ein wesentliches Problem der ex vivo Therapie ist die objektive Beurteilung der Organqualität, insbesondere im Bezug auf das zu erwartende regenerative Potential eines Organs. Vor der Implantation eines initial marginalen Organs wären valide Parameter zur Beurteilung daher von essentieller Bedeutung. Gewebebiopsien zur pathologischen Untersuchung lassen sich aufgrund der fehlenden Blutgerinnung nur sehr schwer entnehmen und würden zu einer Verschlechterung des Organes führen. Es werden daher neue nicht-invasive Biomarker benötigt, um eine verlässliche Bewertung der Organqualität im ex-vivo Perfusionssystem vornehmen zu können.

Magnetresonanztomographie (MRT) der Lungen wurde lange aufgrund technischer Probleme mit sehr niedrigen Signalintensitäten als klinisch irrelevant eingestuft. In den letzten Jahren führten Verbesserungen sowohl der Scanner-Hardware als auch der Sequenzprogrammierung zu deutlichen Fortschritten. MRT ist heute nicht nur in der Lage morphologische Bilder der Lungen zu erzeugen, sondern zeigt regional funktionelle Informationen. Mit sauerstoffgestützter T1-Mapping MRT können Parameter zur regionalen Sauerstoffdiffusion bestimmt werden. Die Fourier-Decomposition Methode bietet eine Quantifizierung der regionalen Belüftung und mit einer 3D - zeitaufgelösten Angiographie kann die Gewebe-Durchblutung quantifiziert werden.

Ziel dieser Studie ist es, die genannten funktionellen MRT-Parameter für die Beurteilung der regionalen Lungenfunktion im ex-vivo Perfusionssystem zu evaluieren. Hierzu soll in 14 Schweinen nach tiefer Anästhesie jeweils eine Lunge für eine begrenzte Zeit von der Blutzufuhr getrennt (warme Ischämie) werden um einen Gewebeschaden zu induzieren (Gruppe 1: 1 Stunde, Gruppe 2: 2 Stunden). Im Anschluss sollen dann jeweils beide Lungen entnommen und in ein ex-vivo Perfusionssystem verbracht werden. Hier erfolgt dann eine Konservation über 10 Stunden. Zu Beginn und am Ende der Behandlungszeit im ex-vivo Perfusionssystem erfolgen MRT-Untersuchungen. Die MRT-Parameter sollen dann mit einem klinisch verwandten Marker zur Lungenbeurteilung, einer histopathologischen Untersuchung und Zytokinbestimmungen am Ende des Versuchs verglichen werden.

Die genannten MRT-Parameter könnten dann in Zukunft die Entscheidung nur Teile einer Lunge für die Transplantation zu verwenden ermöglichen, oder aber gezielte Eingriffe zur Verbesserung der Organfunktion indizieren. Dies müsste dann in einem nächsten Schritt in einer Studie mit nach ex-vivo Perfusion wieder implantierten Organen bestätigt werden.

(Projekt gefördert bis 31.12.2015)

Team

Klinik für Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßschirurgie:
Dr. med. Norman Zinne (Projektleiter)
PD Dr. med. Gregor Warnecke
Dr. med. Marcus Krüger
Klaus Höffler
Astrid Diers-Ketterkat
Karin Peschel
Petra Ziehme

Diagnostische und Interventionelle Radiologie:
Dr. med. Julius Renne (Projektleiter) 
Prof. Dr. med. Jens Vogel-Claussen
Dr. rer. nat. Marcel Gutberlet
Dipl-Phys. Andreas Voskrebenzev
Dipl.-Phys. Agilo Kern
Dr. med. Till Kaireit
Frank Schröder
Lars Kähler

Institut für Pathologie:
Peter Braubach
PD Dr. med. Danny Jonigk

Institut für Transplantationsimmunologie, Core-Facility Immunmonitoring:
Prof. Dr. rer. nat. Christine S. Falk