Biophotonik-Therapie eliminiert Bakterien und Viren aus Organen vor der transplantation

Eine neue Technik für die Dekontamination von Organen vor der transplantation mit ultraviolett-und rot-Licht-Bestrahlung wurde von brasilianischen und die Kanadischen Forscher, und ist beschrieben in einem Artikel, veröffentlicht in der Zeitschrift Nature Communications.

Die Forschung wird unterstützt durch São Paulo Research Foundation — FAPESP und wurde teilweise durchgeführt, bei der Optik und Photonics Research Center (CEPOF), veranstaltet von der Universität São Paulo (USP) auf São Carlos in São Paulo (Brasilien).

„Das Biophotonik-Technik ist Revolutionär, da es hilft, vermeiden die übertragung von Krankheiten während der Organtransplantation“, sagte Vanderlei Bagnato, ordentlicher Professor an der Universität São Paulo, Direktor der São Carlos Physics Institute (IFSC-USP), und principal investigator für CEPOF, der Forschung, der Innovation und der Verbreitung Zentren (RIDCs), unterstützt von FAPESP.

Bagnato – Gruppe in Partnerschaft mit Forschern an der Universität von Toronto in Kanada, das hat die weltweit größte Lungen-transplantation Programm, erfolgten 197 solcher Operationen im Jahr 2018 allein. Nach der Thorax-Chirurg Marcelo Cypel, die Köpfe der service, die Anzahl der Transplantationen höher sein könnten, wenn Organe könnte dekontaminiert werden, vor allem, wenn der potenzielle Spender hat eine chronische Virusinfektion wie hepatitis C.

„Zehn Patienten wurden bisher getestet [mithilfe der Biophotonik-Therapie],“ Cypel sagte. „Die neue Technik deutlich reduziert Transplantation organ Viruslast in acht dieser Patienten. Das Verfahren eliminiert das virus in zwei andere.“

Die Methode in dem Artikel beschrieben („Inaktivierung von hepatitis-C-virus in Spender-Lungen mit Licht-Therapien während der normothermic ex vivo lung perfusion“) umfasst ultraviolett-und rot-Licht-Bestrahlung zu reduzieren Viren-und bakterienlast in infizierten Organen zu verhindern die übertragung von Krankheiten wie hepatitis, Transplantat-Empfänger.

Zusätzlich zu der FAPESP, die Forschung wurde gefördert von der Kanadischen Institutes of Health Research, das Toronto General und Western Hospital Foundation, und Brasiliens Nationaler Rat für Wissenschaftliche und Technologische Entwicklung (CNPq).

Nach Bagnato, die Technik wurde ursprünglich entwickelt, um zu behandeln Lunge, aber angepasst für Leber und Nieren. „Dies sollte deutlich verbessern postoperativen Bedingungen für Transplantationen“, sagte er. „Es wird uns auch ermöglichen, zu verwenden, Organe, wir müssen derzeit ablehnen, weil der Grad der Verunreinigung.“

Zwei-Schritt-Dekontamination

Die Lunge gesäubert, bevor die transplantation durch das Blut ersetzt durch eine Konservierung Flüssigkeit in einem Verfahren, bekannt als der perfusion, wurde in Kanada durch Cypel.

„Perfusion reduziert die virale und bakterielle Belastungen, kann aber nicht beseitigen Sie vollständig. Als ein Ergebnis, der patient muss behandelt werden mit Antibiotika und antiviralen Medikamenten für drei Monate nach der Transplantation,“ Cypel erklärt.

„Nachdenken über Möglichkeiten, weiter zu reduzieren oder zu beseitigen die Viruslast in den Organen für die transplantation, die speziell das hepatitis-C-virus, als ich die Möglichkeit der Verwendung von UV-Licht-Dekontamination Methoden, die üblicherweise eingesetzt zur Dekontaminierung von Blut, zum Beispiel. Also vor ungefähr vier Jahren begannen wir eine Partnerschaft mit Bagnato und sein team an der São Carlos. Er und seine Kollegen kamen vorbei, um uns zu besuchen und zu studieren, die Technik. Nur einen Monat später schickten Sie uns den ersten Prototyp des UV-Bestrahlung Dekontamination Maschine.“

„Die Biophotonik-Dekontamination entwickelten Technik in unserem São Carlos Labor besteht aus zwei spezifischen Verfahren gleichzeitig durchgeführt“, sagte Cristina Kurachi, professor an IFSC-USP, die ein Teilnehmer in das Projekt.

Während der perfusion, während die Forscher die Flüssigkeit zirkulieren, die in die Lunge transplantiert, Sie fügen hinzu, dass die Moleküle des Lungengewebes, und Biophotonik Dekontamination erfolgt direkt in das organ, durch Bestrahlung mit rotem Licht mit einer Wellenlänge von 660 Nanometern (nm) bis Photodynamische oxidation beseitigt die Mikroorganismen, die in das Gewebe.

Zur gleichen Zeit, die Viruslast ist weggespült durch die zirkulierende Flüssigkeit, die kontinuierlich dekontaminiert werden durch die UV-Bestrahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm.

„Die UV-Bestrahlung direkt zerstört Mikroorganismen durch den Abbau der Moleküle in Bakterien und Viren. Die Bakterien abgetötet sind, und die Viren vollständig inaktiviert. Rot-Licht-Bestrahlung entseucht indirekt über Photosensibilisierung,“ Kurachi sagte.

Das Biophotonik-Therapie beinhaltet die Einführung eines photosensibilisierenden Medikament in den Blutkreislauf Flüssigkeit. Aktivierung des Medikaments erfordert Sauerstoff-Moleküle (in Viren) und Rotlicht-Bestrahlung bei einer bestimmten Wellenlänge (660 nm). Wenn die photosensibilisierenden Medikament ist getaucht in das rote Licht, dessen Moleküle absorbieren die Energie, die übertragen wird, um die Sauerstoff-Moleküle des virus, so dass Sie stark oxidiert. Dies verursacht irreversible Schäden an den Membranen und Erbgut verschiedener Viren, einschließlich hepatitis-C-virus und HIV-1.

„Perfusions-Lösung ist speziell und sehr teuer“, sagte Bagnato. „Es ist in einer solchen Weise zur Erhaltung der Orgel. Wegen der Kosten, so wenig wie möglich verwendet wird, die in das Verfahren. Dank der Technik und Ausrüstung, die wir entwickelt haben, ein liter perfusat kann geleert werden durch die Orgel, mehrere hundert mal um die Verunreinigungen zu entfernen vollständig.“

Die Methode wurde zuerst getestet auf menschliche Lunge abgelehnt, für die transplantation, um zu bestimmen, ob das Gewebe Viruslast reduziert werden konnte durch Bestrahlung. Nach Cypel, die Viruslast gefunden wurde, haben sich drastisch nach dem Eingriff.

„Der nächste Schritt war Thema Schwein Lunge, um die gleiche Prozedur und dann Pflanzen Sie Sie um zu sehen, ob das Verfahren verursacht keine biochemischen oder morphologischen Schäden an Gewebe. Es nicht,“ Cypel sagte.

Schließlich wurde die Technik an Patienten erprobt. „In den ersten zehn Transplantationen führten wir, die neue Technik beseitigt die hepatitis-C-virus von Organe gespendet, um zwei Patienten. In den anderen acht Patienten, die Viruslast deutlich gesunken nach der Operation stieg aber wieder sieben Tage später, und die Patienten mussten gegeben werden antivirale Behandlung für drei Monate,“ sagte er.

„Eine wichtige Erkenntnis war, dass, wenn das virus nicht eliminiert, es erschien in der Patienten lab-tests nach sieben Tagen. Mit diesen Informationen haben wir inzwischen zwei weitere Transplantationen, wo die antivirale Behandlung konzentriert sich in der ersten Woche nach der operation. Der virus wurde eliminiert in beiden Fällen“ Cypel sagte.

Nach Bagnato, das Biophotonik-Therapie verfeinert werden, um zu versichern, noch schärfere Kürzungen in der viralen und bakteriellen Belastungen, die Erhöhung der Chancen auf eine erfolgreiche Transplantation. „Unser Ziel ist es, Licht-basierten Therapie beseitigen alle viralen und bakteriellen Verunreinigungen in den Organen, die zur Transplantation. Wenn dem so ist, kann es sogar möglich sein, zu tun, ohne das perfusat,“ sagte er.

Der klinische Teil of das Projekt wird durchgeführt von Cypel und seine Gruppe in Toronto. Die Forscher an IFSC-USP entwickelt, der Biophotonik-neue Technik entwickelt die Instrumente, und beteiligen sich an der Analyse der Ergebnisse. Neben Bagnato und Kurachi, den brasilianischen team bei der IFSC-USP gehört auch Natalia Inada.

Eine Patentanmeldung wurde eingereicht, die in Kanada, und zwei Konzerne haben ein Interesse an der Untersuchung der Möglichkeit der Herstellung und die Vermarktung der Geräte. Die Forscher arbeiten nun an der Umsetzung einer Leber-und Nieren-Entgiftung-Programms in Brasilien.

„All dies wurde nur möglich Dank der Philosophie eingeführt durch die FAPESP ist RIDC Programm, das uns ermutigt, zusammenarbeiten, International und in der gleichen Zeit produzieren, die praktisch relevanten Kenntnisse,“ sagte Bagnato.