Ex vivo Approach to Treat Failing Organs: Expanding the Limits

Abstract

Background: Advanced organ failure is often classified as an end-stage disease where the treatment options are limited only to transplantation. As an alternative, different attempts have been undertaken to improve the outcome of the treatment of failing organs by using targeted ex vivo approaches. This may solve the issue of organ shortage by treating the donor organs before transplantation and the number of patients requiring transplantation may also be reduced by applying extensive ex vivo treatment followed by autotransplantation. Methods: We performed a literature review of PubMed and included articles published between 1962 and 2013. The following keywords were used (and; or): ex vivo, therapy, surgery, organ perfusion and autotransplantation. This review includes specific methods and attempts related to ex vivo organ perfusion and preservation, temporary life support systems, surgical and other therapeutic approaches, and diagnostic methods applied ex vivo to an isolated organ. Results: For the practical clinical use of ex vivo therapies, we could identify three major directions: (1) ex vivo pretransplant organ reconditioning, (2) ex vivo surgery and (3) ex vivo medical treatment. Different attempts have been made worldwide in the above-mentioned areas focusing on ex vivo organ preservation and treatment. We summarize in the present review the developments in the field of ex vivo organ recovery and evaluate the possibilities of combining and applying different technologies such as organ perfusion and storage, ex vivo exact topographical diagnosis, ex vivo locoregional medical treatment and ex vivo surgical correction. Conclusion: Ex vivo therapies open new horizons in the treatment of end-stage organ pathologies.

Focus on Fundamentals: Achieving Effective Nanoparticle Targeting

“…We conclude by highlighting an emerging therapeutic setting that optimizes the potential of targeted nanomedicines, namely endothelial cell targeting during ex vivo normothermic machine perfusion (NMP) of isolated organ grafts. This technology aims to better preserve, assess, and revive marginal organs in order to expand the pool of organs available for clinical transplantation [49] (Figure 3). In addition, the ex vivo perfusion period creates a unique opportunity for direct delivery of drugs within the perfusate; an approach that can circumvent many of the challenges of systemic drug delivery.…”

Pulsate Perfusion of Allografts

“…Biomarkers of myocardial injury (pH, lactate, troponins) can be measured during perfusion. Additionally, magnetic resonance and coronarography have been proposed for assessment of left ventricular function, anatomy and viability [52,65]. A multicentre randomized trial on a new device specifically designed for heart graft perfusion was commercialized by TransMedics' OCS which started in the USA and Europe (PROCEEDII) and demonstrated better outcomes after transplantation in terms of recipient survival and PNF [66].…”

Un nouveau paradigme dans le traitement de l’ischémie

“…Ces organes, considérés comme « limites », sont plus sensibles à l'ischémie et leur reprise fonctionnelle dépend de leur préservation ex vivo. Si la réhabilitation ex vivo des organes [1] peut pallier parfois ce problème d'utilisation de greffons normalement exclus, il n'existe aucun protocole pharmacologique à ciblage précis capable d'augmenter le temps de survie de ceux-ci malgré les progrès effectués sur les liquides de préservation. On peut malgré tout citer la technique qui consiste à pré-conditionner les organes par des ischémies courtes, capables de stimuler des voies endogènes de résistance [2].…”

“…Elle est située très en amont de la voie de biosynthèse des polyamines et l'α-difluorométhylornithine (DFMO) en est un inhibiteur Si l'on remonte dans le temps, et si l'on prend l'exemple du cerveau, le mollusque gastéropode marin Aplysia californica, pourtant très éloigné de la physiologie des mammifères, pris comme animal modèle par Ladislav Tauc [3], a une histoire vénérable en tant que modèle de fonctionnement du système nerveux et plus spécialement de la transmission synaptique [4], avec une importance particulière dans les études sur l'apprentissage et la mémoire. D'ailleurs en 2000, Eric Richard Kandel, un neurophysiologiste, a partagé avec Arvid Carlsson, Paul Greengard et Eric Kandel 1 , le prix Nobel de physiologie ou médecine pour ses travaux sur les bases moléculaires de la mémoire à court terme et de la mémoire à long terme qu'il avait conduits sur l'aplysie. En ce qui concerne l'ischémie, le retour à un organisme modèle a récemment permis un progrès prometteur : il était raisonnable d'émettre l'hypothèse que, comme l'oxygène est nécessaire à tous les organismes aérobies sur terre, du plus simple au plus complexe, des mécanismes de défense contre son appauvrissement au sein des cellules se sont mis en place très tôt et sont restés conservés au cours de l'évolution.…”

“…En 2006, Vigne et Frelin [5] ont développé une nouvelle approche physiologique de l'hypoxie chez la drosophile, un insecte qui partage nombre de processus biologiques avec les vertébrés. Sa relative simplicité et son cycle biologique court, associés à de grandes facilités d'élevage, dénuées de tout risque d'agressivité ou 1 Pour leurs découvertes concernant la transmission du signal dans le système nerveux.…”