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THE INTERNATIONAL REVIEWW OF ARMED FORCES MEDICAL SERVICES. THE LOS XENOTRASPLANTES Los trasplantes de órganos entre especies distintas se presentan actualmente como un gran sueño para la comunidad. El interés puesto en los xenotrasplantes ha surgido como consecuencia de las escasas provisiones de órganos disponibles para abastecer los trasplantes clínicos. Sin embargo, los trasplantes de órganos sólidos entre especies distintas no se han correspondido con el éxito de las combinaciones alogénicas, incluso para especies filogenéticas relativamente cercanas. La respuesta al rechazo en las xenografías es grande y no está adecuadamente controlada por los agentes inmunosupresores convencionales que controlan la alorreactividad. Esto puede sugerir un mecanismo diferente para la xenorreactividad o una distinta histocompatibilidad antigénica más fuerte. Existen, por tanto, tres dificultades distintas y fundamentales para el progreso de la técnica de los xenotrasplantes. En primer lugar está el rechazo del sistema inmunológico. En segundo lugar, conseguir que el órgano trasplantado sea funcional. Y, por último, hay que destacar la presencia de infecciones animales que puedan trasmitirse al hombre y que hay que conseguir detectar y controlar. Pero se espera que el xenotrasplante ofrezca una oportunidad excepcional en la expansión del trasplante de órganos y en la eliminación de las listas de espera. El rechazo hiperagudo xenográfico se podrá afrontar mediante la obtención de cerdos transgénicos o clónicos. Con el desarrollo de nuevas estrategias inmunosupresoras para lograr la supervivencia del trasplante xenográfico y el desarrollo de métodos que reduzcan la inmunorreactividad, el xenotrasplante será una realidad clínica. Por O. de 3 de octubre de 1990 se actualizan las condiciones para el comercio intracomunitario y con terceros países de reproductores y material genético de porcinos híbridos. En el B.O.E. nº 133, de 4 de junio de 1994, aparece la Ley 15/1.994 que regula la Modificación Genética y el Régimen Jurídico de Control. Esta Ley tiene por objeto el establecimiento del régimen jurídico aplicable a las actividades de utilización confinada, liberación voluntaria de organismos modificados genéticamente y comercialización de estos organismos o de productos que los contengan, con el fin de evitar los eventuales riesgos o reducir los posibles daños que estas actividades pudieran derivar para la salud humana o el medio ambiente. Quedan excluidas de esta Ley: - La modificación genética de los organismos obtenida por técnicas de mutagénesis o de fusión celular, incluida la de protoplastos de células vegetales, en que los organismos resultantes pueden producirse también mediante métodos tradicionales de multiplicación o de cultivo, siempre que estas técnicas no supongan la utilización de organismos modificados genéticamente como organismos receptores o parenterales. - La utilización de las técnicas de fertilización “in vitro”, conjugación, transducción, transformación o cualquier otro proceso natural y la inducción poliploide, siempre que no supongan la utilización de moléculas de ácido desoxirribonucleico recombinante (ADNr) y de organismos modificados genéticamente. La Ley 5/1995 de la Comunidad Autónoma de Cataluña tiene por objeto proteger los animales utilizados o destinados a ser empleados con fines experimentales, científicos o educativos. Las funciones anatómicas y fisiológicas similares entre humanos y primates hacen de estos animales, lógicamente, la mayor fuente como donantes de órganos. El uso de primates, sin embargo, presenta toda una serie de dificultades. Los primates se reproducen lenta y difícilmente en cautividad; algunos están expuestos a peligros en la propia selva e, incluso, de extinción; y, por último, pueden ser fuente de agentes infecciosos potencialmente nocivos para la salud del receptor. Vamos a hacer referencia a unos conceptos que nos van a ser de gran utilidad en el estudio de los xenotrasplantes, que se pueden presentar en organismos en perfecto equilibrio fisiológico y que por distintos procedimientos lo pueden alterar, ocasionando estados de tolerancia inmunológica, inmunosupresión o inmunodepresión. La tolerancia inmunológica es la incapacidad de respuesta de un organismo a determinados estímulos antigénicos. La inmunosupresión e inmunodepresión, son dos conceptos que sólo se diferencian cuantitativamente, y consisten en la supresión o disminución artificial de la respuesta inmune en un huésped inmunológicamente normal y competente en otros aspectos. Estos dos conceptos los vamos a utilizar indistintamente. Las diferencias esenciales existentes entre tolerancia e inmunosupresión son: - la primera se caracteriza por una falta de respuesta a un antígeno determinado y específico y es propia de organismos inmunológicamente inmaduros o incompetentes, pudiendo ser natural o adquirida; - la segunda es adquirida y puede producirse frente a uno o varios antígenos. Los científicos, en un principio, ignoraban como lograr que un trasplante de una persona funcionara en otra. Pero el problema se tornaba aún más difícil cuando el trasplante tenía lugar entre especies distintas. La filosofía de los hetero y xenotrasplantes, consiste en vencer las dificultades que representa “engañar” al sistema inmune de un individuo para que acepte los tejidos u órganos de otro. En un xenotrasplante, cuando órganos de una especie animal diferente se trasplantan en el organismo humano, las defensas se “alzan en armas contra el invasor”, llevando a la rápida e irreparable destrucción del órgano foráneo. Esto lo vamos a hacer patente, a continuación, en varias experiencias llevadas a cabo por diversos grupos de investigadores. Pero fue la llegada de la ingeniería genética la que, entre otras cosas, permitió a los investigadores iniciar la demolición de esta barrera natural. Recientemente, un grupo de científicos del Centro Médico de la Universidad de Duke, Carolina del Norte, comunicó que habían alterado con éxito la configuración genética de un linaje de cerdos. Usando una técnica similar, la empresa biotecnológica británica Imutran Pathology Unit de Cambridge, ha conseguido una camada de trescientos cerdos alterados genéticamente. A estos cerdos se les introduce un proteína que codifica el gen que expresa la proteína reguladora DAF del complemento humano. Esto ha motivado que la fase de rechazo hiperagudo se supere, aunque todavía hay que vencer los problemas inherentes del rechazo crónico. Esta empresa espera trasplantar un corazón o hígado de cerdo en un humano en un futuro muy próximo. 2 La opción óptima de un donante xenogénico debería ser una especie relativamente baja en el árbol filogenético, que sea consumida como una fuente de alimento. Pensando en esto, ha presentado un considerable interés el cerdo, como un posible donador de órganos. El cerdo cumple muchos de los requisitos teóricos como fuente potencial de órganos: es domesticado, tiene grandes camadas, es fácil de alimentar, crece rápidamente; muestra unas considerables similitudes anatómicas y fisiológicas con los humanos y, finalmente, es fácil de criar en entornos aislados y libres de cualquier tipo de gérmenes. Recientemente un hígado bioartificial preparado con hepatocitos de porcino unido a un sistema de perfusión extracorporea fue usado para curar a un paciente que sufría una patología hepática aguda. Durante mucho tiempo se ha hablado y se ha escrito sobre la posibilidad de que algún día los seres humanos puedan vivir con el corazón de un cerdo y, afortunadamente, se están empezando a salvar los obstáculos que la Naturaleza ha puesto en este camino de los trasplantes entre especies. El propósito de utilizar órganos animales es disponer definitivamente de todos aquellos que se necesiten o poder utilizarlos como puente, en el caso del corazón o del hígado, para salir de un “apuro” cuando el enfermo presenta una patología difícil, y, posteriormente, se pueda proceder al trasplante de un órgano humano. Para conseguirlos es necesario alterar genéticamente el órgano donado e inducir la tolerancia por parte del sujeto que recibe el trasplante. Otra posibilidad que se está investigando y comenzando a contemplar es la inhibición de la producción de xenoantígenos en los vasos de los corazones, riñones y otros órganos susceptibles de ser trasplantados. Por lo tanto, las experiencias clínicas en los xenotrasplantes realizados hasta ahora han sido limitadas por los fuertes rechazos de los injertos, debido a una agresiva inmunosupresión convencional. Como nuestro conocimiento de los mecanismos de xenorreactividad va incrementándose, el objetivo de la inmunoterápia será permitir una aplicación clínica de los xenotrasplantes y convertirla en una realidad. Las limitaciones fisiológicas e inmunológicas son las que abren un mayor número de interrogantes ante la perspectiva futura de los xenotrasplantes clínicos; incluso aún, frente a otras limitaciones anatómicas y éticas, a las que se les van encontrando respuestas. Muchos de los mayores avances en la medicina clínica en los últimos 25 años han tenido lugar en el campo de los trasplantes. El amplio crecimiento habido en este campo no hubiera sido posible sin una investigación básica que aclarará el mecanismo de la alorreactividad, permitiendo el desarrollo de estrategias enfocadas a controlar el rechazo de la respuesta. Los variados éxitos en los trasplantes clínicos han tenido generalmente un problema único, la corta viabilidad de los órganos. En el tiempo actual, la demanda de órganos excede en gran número a la oferta. El 50% de las personas con necesidad de un trasplante de corazón muere esperando un órgano adaptable a ellas. Se está, generalmente, convencido de que el donador común ha estado casi siempre minimizado y nunca se encuentra el suficiente incremento de los órganos que se demandan. El xenotrasplante es una posible solución a este problema. El concepto de trasplantes de órganos no humanos en organismos humanos no es nuevo. En 1964, anteriormente al desarrollo de la diálisis, el Dr. Keith Reemtsma, de la Universidad de Tulane en Luisiana, trasplantó riñones de chimpancés en pacientes que sufrían fracasos renales. Seis de los siete riñones trasplantados funcionaron 3 inmediatamente, con una mejora en la función renal evidenciada por la eliminación de orina y una disminución de la creatinina sérica y nitrógeno uréico en sangre. Debido a que existió un rechazo xenográfico más fuerte que el visto en la alografía, los receptores de los riñones de chimpancé fueron tratados con inmunosupresión agresiva, incluyendo azatioprina, esteroides, actinomicina C e irradiación local. Debido a las altas dosis de inmunosupresores, apareció un rechazo agudo y cinco de los seis pacientes murieron por sepsis secundaria en dicho período. El riñón que sobrevivió más tiempo, en esta serie, funcionó normalmente durante los seis meses posteriores al trasplante. Una segunda serie xenográfíca de riñones de mandril trasplantada a hombre fue llevada a cabo el mismo año por Thomas E. Starzl. Los resultados iniciales fueron muy similares a los conseguidos por el investigador anterior, con una funcionalidad inmediata del injerto y una temprana mejoría clínica y bioquímica en los pacientes receptores de los trasplantes. Los trasplantes que más duraron, funcionaron durante un período de 60 días. Un agudo rechazo fue difícil de controlar a pesar de la agresiva inmunosupresión con azatioprina, esteroides, actinomicina C e irradiación local. Todos los pacientes finalmente murieron, la mayoría de sepsis secundaria, a pesar del agresivo régimen inmunosupresor empleado. Estas tempranas experiencias ilustran algunos puntos importantes, considerando la utilidad final del xenotrasplante: -. En la mayoría de los casos el órgano primario funcionó normalmente en el organismo humano; lo que implica que no hay nada intrínsecamente diferente en el riñón humano con respecto al de los primates; -. La respuesta-rechazo en las xenografías fue grande y no se controló adecuadamente por los excesivos niveles de agentes inmunosupresores. Se está investigando si esto es debido a una mayor respuesta agresiva de los xenoantígenos o implica que el mecanismo de xenorreactividad es fundamentalmente diferente al de alorreactividad. En 1985, veinte años después de los intentos iniciales de los xenotrasplantes clínicos, el trasplante de órganos sólidos xenográficos fue nuevamente emprendido. El primer cruce de órganos entre animales y seres humanos fue realizado por el Dr. Leonard Bailey, del Hospital Universitario Loma Linda, en California. En este año, el Dr. Bailey implantó un corazón de mandril en una niña de dos semanas de edad, Baby Fae, para corregir un síndrome hipoplástico del corazón izquierdo. La pequeña sobrevivió tres semanas antes de agonizar, como consecuencia del fracaso del injerto. Los exámenes histológicos del corazón sugirieron un rechazo-respuesta y fue un anticuerpo el que medió en él, con necrosis y pequeños depósitos de IgA, IgG, IgM y C3 y una oquedad de células infiltradas. En 1993 Starzl llevó a cabo dos trasplantes de hígado de babuino -mandril- a humano en pacientes que sufrían fracaso hepatítico secundario en hepatitis B, un virus que actualmente se cree que no infecta al hígado del babuino. Ambos pacientes murieron por complicaciones sépticas. La función del hígado en el primer paciente, evaluada por varios estudios bioquímicos, fue adecuada durante los 55 días iniciales posteriores al trasplante. Un progresivo deterioro en la función del hígado sobrevino después de este periodo de tiempo y el paciente murió a los 70 días. En la autopsia, el sistema biliar del hígado estaba lleno de impurezas que consistían en restos de células y aparecían, además, numerosos infartos biliares. El segundo tuvo un curso postoperatorio más maligno. Su injerto nunca funcionó adecuadamente como se 4 evidenció por la hiperbilirrubinemia y colestasis; murió de sepsis a los 26 días de haberse realizado el trasplante. Ningún paciente tuvo evidencia de arteritis o rechazo vascular, aunque estuvieron presentes en el injerto depósitos de IgM. Se especuló que la colestasis intrahepática observada en ambos pacientes pudo haber sido el resultado de la primaria inmunología dañina en epitelio biliar. Unas pocas células T y NK estuvieron presentes en el pequeño conducto biliar. Las recientes experiencias clínicas con trasplantes de órganos sólidos xenográficos confirmaron que: los órganos de los primates pueden funcionar en un organismo humano, pero la xenorreactividad es fuerte y no adecuadamente controlada, incluso aprovechando nuevos y potentes agentes inmunosupresores que han mejorado significativamente la supervivencia alográfica. No es coincidencia que los xenotrasplantes clínicos ejecutados hasta la fecha hayan utilizado como donantes a los primates, ya que son las especies más cercanas filogenéticamente, y es aceptada más fácilmente la xenografía. Cuando los órganos y tejidos de algunas especies son trasplantados en organismos de ciertas especies ocurre que, generalmente, el injerto es inmediatamente rechazado, mientras que con otras distintas, existe una mayor tardanza en el rechazo del mismo. El rechazo hiperagudo de injertos ocurre con más probabilidad cuando el trasplante se realiza entre dos especies filogenéticas relativamente distantes. Esto se manifiesta por edema instersticial, hemorragia, necrosis celular y un pequeño infiltrado celular. Sir Roy Calne fue el primero en proponer un sistema de nomenclaturas para categorizar el proceso de rechazo en xenografía. Las combinaciones de especies en las cuales fue observada una inmediata respuesta-rechazo se consideraron discordantes, mientras que aquéllas en las cuáles el proceso de rechazo era más parecido a un rechazo alográfico fueron llamadas concordantes. Por lo tanto, los conceptos de concordancia y discordancia sirven sólo como un sistema conceptual útil para evaluar la xenocompatibilidad. En este documento original, Calne notificó que “ciertos constituyentes de la sangre de los organismos reaccionan inmediata y violentamente con los órganos injertados”. Los anticuerpos xenorreactivos fueron llamados anticuerpos naturales o preformados, debido a que el rechazo entre especies discordantes no requirió una sensibilización previa. El ejemplo general de un rechazo xenográfico hiperagudo es aquel que manifiesta una reacción inmediata, causada naturalmente por anticuerpos IgM del huésped que actúan contra las glicoproteínas localizadas en la superficie de las células endoteliales vasculares del donante. La presencia del complejo antígeno-anticuerpo es el resultado de la activación de un paso clásico del complemento, célula endotelial intermedia activada, que genera un ambiente procoagulante y la lisis directa de células. Los estudios en muchos animales, incluidos los primates, han verificado los principios básicos de este modelo. En algunas especies, sin embargo, como la combinación conejillo de indias y rata, el rechazo hiperagudo parece depender menos de la presencia de un anticuerpo natural, confiando más en la activación de un paso alternativo del complemento. El breve periodo de prolongación de supervivencia de un injerto ha sido llevado a cabo por numerosos métodos, ninguno de los cuales parece ser clínicamente factible por el momento. La preparación de animales transgénicos o clónicos para potenciar el trasplante en humanos es una tecnología que teóricamente es emocionante, pero ninguna de éstas es definitiva, en principio, hasta el momento. 5 Una serie de investigaciones permitieron conocer cómo la formación de los antígenos estaba controlada por un grupos de genes de un cromosoma específico del núcleo celular. Georges Snell los denominó “complejo mayor de histocompatibilidad”, que es el factor primordial para determinar si un tejido trasplantado puede ser rechazado. Jean Dausset encontró que tal complejo existe en los seres humanos. Comparando leucocitos de pacientes sometidos a transfusiones con los de los donantes, pudo identificar distintos antígenos en las superficies celulares. Al ser encontrados los primeros antígenos en la superficie de las células sanguíneas blancas, recibieron la denominación de antígenos de leucocitos humanos (HLA), aunque existen en todos los tejidos y se han identificado en número superior a cuarenta. Estos descubrimientos han conducido a una mejor consecución de las donaciones de órganos Cuando se trasplantan órganos humanos, en el reconocimiento del antígeno de histocompatibilidad (HLA) el cuerpo del receptor tarda unos seis o siete días para percatarse que aquéllas células humanas son extrañas. En el xenotrasplante, dependiendo de lo distantes que estén el donante y el receptor en la escala filogenética, la reacción de rechazo se producirá a los pocos minutos, al cabo de unas horas o incluso de un par de días. En el primer caso, en el trasplante de órganos humanos, el uso de determinados fármacos, como la ciclosporina, propició el “gran boom” de estas técnicas al ser un tratamiento específico contra este tipo de rechazo de tipo celular. 1.- TERAPIA INMUNOSUPRESORA APLICADA EN LOS XENOTRASPLANTES. El mayor problema que presentan los xenotrasplantes es el rechazo del órgano. Un rechazo que suele ser tan agudo que no es posible combatirlo únicamente con fármacos. Es decir, hay que vencer la barrera inmune y evitar, por otro lado, que los pacientes sean sometidos a fármacos susceptibles de efectos nocivos. Es entonces cuando entran en juego la biotecnología y las técnicas de ingeniería genética. El éxito ha consistido en lograr cierta “humanización” de los cerdos, potenciales donantes, modificando genéticamente sus órganos al insertarles una serie de genes humanos reguladores de unas proteínas sanguíneas, llamadas complemento, que implican que el rechazo de los órganos trasplantados sea menor. El complemento es el mecanismo efector humoral más importante de la defensa natural o inespecífica. El sistema del complemento debe en gran medida la eficacia de su actividad defensiva del organismo a la existencia de toda una serie de proteínas reguladoras que, además de garantizar la homeostasis del sistema, protegen a los componentes propios del daño accidental que la activación de dicho complemento pudiera causarles. La mayoría de estos componentes reguladores pertenecen a la misma familia de proteínas y sus genes están estrechamente ligados en el agrupamiento genético conocido como sistema RCA. El sistema RCA humano está localizado en el brazo largo del cromosoma 1 (1q32) y contiene los genes que codifican los componentes reguladores: Membrane cofactor protein (MCP, CD46), C3b/C4b-receptor (CR1, CD35), C3dg-receptor (CR2, CD21), Decay accelerating factor (DAF, CD55), C4b-binding protein (C4BP) y Factor H (H). Los genes del sistema RCA se originaron a partir de un ancestro común mediante múltiples eventos de 6 duplicación genética implicando seguramente recombinaciones desiguales. David White, de Imutran, dice: “que nuestros tejidos están protegidos del ataque del complemento por proteínas especiales que designamos reguladores de la actividad del complemento y que nombramos como Decay Acclerating Factor (DAF) y Membrane Cofactor Proteine (MCP)”. Esto es lo que se ha hecho con los cerdos transgénicos. Aplicando un mecanismo mixto, xenotrasplante y fármacos, es posible que algún día se consiga que estos órganos sobrevivan y funcionen en el hombre. La combinación de ciclosporina o FK 506 (tacrolimus), fármacos inmunosupresores, y ciclofosfamida, que tiene un cierto efecto en la producción de estos anticuerpos, juega un papel determinante en el rechazo que pueden presentar los xenotrasplantes. También se están investigando fármacos que inhiben la proliferación de células T y B como el tacrolimus, sirolimus, mizoribina, brequinar sódico, etc. También existen nuevas posibilidades farmacológicas para conseguir mejorar la inducción de tolerancia. El investigador Barry Kahan, del Health Science Center de Houston de la Universidad de Texas, dice “que deberemos estar atentos a los oligonucleótidos antisentido que poseen un mecanismo de acción y metabólismo distinto al de las ciclosporinas”. Estos oligonucleótidos pueden interrumpir el proceso de rechazo y eludir el daño isquémico asociado al trasplante. La terapia de inmunosupresión puede mejorarse con la introducción de un nuevo grupo de agentes biológicos: los receptores anti-interleucina 2 de los anticuerpos monoclonales. Esta nuevas sustancias también ayudarán a conseguir un mejor equilibrio entre la dosis y el efecto y una mayor protección frente al rechazo e infecciones posttrasplante. La inmunosupresión específica constituye la gran esperanza en el futuro ámbito de los trasplantes, ya que ofrece la posibilidad de atacar los mecanismos que van a destruir las células del injerto, respetando el sistema inmune global para que permanezcan las defensas ante las infecciones o ante procesos neoplásicos. Pero es necesario saber con precisión cuál es la combinación de fármacos más adecuada, qué dosis es la óptima y cuándo se puede retirar. En la actualidad se ha avanzado mucho en el conocimiento celular y molecular de la reacción de rechazo. Cada molécula que participa en el sistema de reconocimiento y en el de proliferación celular y de síntesis de anticuerpos se va conociendo cada vez mejor. Y es ante estos pasos moleculares donde se están estableciendo ataques específicos mediante el uso de fármacos concretos. Cada uno de los anticuerpos monoclonales va dirigido contra moléculas específicas. Los últimos inmunosupresores respetan bastante las células de la médula ósea, en comparación con los aplicados antiguamente, que eran antiproliferativos. Podemos decir, que hemos ganado en eficacia y que han disminuido los efectos secundarios, ya que disponemos de fármacos inmunosupresores más específicos. La investigación en xenotrasplantes transgénicos no sólo se debe limitar al control del rechazo, sino también a conseguirlo con sistemas de inmunosupresión con una seguridad aplicativa a los pacientes, por haberse observado que los fármacos inmunosupresores presentan graves efectos colaterales. No se debe excluir el tratamiento del rechazo vascular agudo, de enorme importancia en xenotrasplantes. En el proceso de rechazo se ha superado el hiperagudo, el vascular y ahora nos encontramos ante el celular, que no se trata de un proceso humoral. Ambos tiene en común los macrófagos. 7 El Dr. Jeffrey Platt y colaboradores, del Duke University Medical Center, han conseguido implantar corazones de cerdo en mandriles. La clave del éxito se debe a la alteración genética de los órganos para resistir el primer y más agudo ataque autoinmune. Esta alteración hace que los cerdos produzcan mayor cantidad de proteínas importantes, que inhiben el complemento que destruye la capa interna de los vasos sanguíneos y el tejido interno del corazón trasplantado. Sin embargo, tanto el Dr. David White, precursor mundial de estos estudios en cerdos en el laboratorio de Investigación de la Universidad de Cambridge, como el Dr. Fritz Bach, de la Universidad de Harward, advierten que aún falta un tiempo para poner en marcha los primeros ensayos clínicos en humanos. La investigación del equipo del Dr. White para salvar la barrera inmune se centra en el momento en que el ovocito del cerdo recibe, a través de una aguja muy fina, material genético dentro de la célula, que una vez reproducida va a regenerar un cerdo entero. Lo fundamental es que estos “nuevos” cerdos tienen un gen, que expresa una proteína capaz de impedir la activación del complemento que destroza el endotelio. Concretamente, los órganos trasplantados contenían abundantes proteínas útiles para reducir los daños detectados en la primera y más intensa parte del rechazo natural. Los expertos consideran esta barrera el principal obstáculo para conseguir algún día trasplantes entre animales y seres humanos. El éxito obtenido, en principio, consistió en que los corazones de tres cerdos conectados a mandriles latieron hasta treinta horas. No obstante, la utilización de fármacos sigue siendo necesaria. En principio se intentarán aplicar varias combinaciones genéticas y de fármacos para que los órganos del cerdo se comporten con características humanas. El Dr. Fritz Bach está trabajando en los mecanismos básicos de lo que sucede en los vasos sanguíneos cuando los atacan las proteínas del complemento. Un equipo de la Universidad de Harvard trata de dotar a las células sanguíneas humanas de una proteína de cerdo, de tal manera que el organismo humano la reconozca como suya en el caso de un xenotrasplante. 2.- ÓRGANOS DE CERDOS “HUMANIZADOS” UTILIZADOS EN LOS XENOTRASPLANTES. Probablemente el corazón sea el órgano que pueda utilizarse más pronto en los xenotrasplantes, ya que funcionalmente es una bomba pura y mecánicamente es bastante sencillo. Sin embargo, la dificultad se presentará en el riñón y en el hígado, que funcionalmente son órganos más complejos, lo que hará menos posible su utilización. El objetivo fundamental es, en principio, superar las diferencias metabólicas y, posteriormente, las referentes al propio rechazo. El hombre y el cerdo tienen una homologación genética cercana al 74%. No obstante, el objetivo a la larga es poder utilizar cualquier órgano de animales en humanos. Funcionalmente los órganos más próximos a los del hombre son los de los primates, en especial los del chimpancé, que es una especie protegida y muy poco numerosa en el mundo. Del mandril, que se reproduce en cautividad, tal vez se pueda aprovechar muy poco por la diferencia de tamaño de los órganos que precisa el hombre. Quizás pueda experimentarse en niños con la esperanza de que los órganos del animal crezcan dentro del ser humano. Sin embargo, de los cerdos transgénicos se pueden aprovechar casi todos sus órganos. En modelo experimental se ha demostrado el buen 8 funcionamiento de varios órganos del cerdo, como el riñón, corazón, pulmones, islotes pancreáticos, hígado, huesos, intestinos, córneas y tejido nervioso. En los xenotrasplantes hay que distinguir fundamentalmente dos aspectos: el funcional y el tamaño. En cualquier caso habrá que individualizarlos en función de los órganos que se pretendan trasplantar. Está incluso por ver si el hígado del cerdo tendrá capacidad suficiente para sustentar, mantener y funcionar correctamente en el entorno humano o, tal vez, y en el mejor de los casos tengamos que recurrir al de los primates. Las barreras inmunológicas, infecciosas y fisiológicas que suelen presentar los xenotrasplantes se pueden salvar desarrollando modelos animales capaces de expresar diversas proteínas humanas. Es decir animales politransgénicos. Existen muchas actuaciones genéticas que se pueden llevar a cabo en una célula endotelial, controlando aspectos tales como la actuación del complemento, la activación de citocinas con actividad pro-inflamatoria y las respuesta de la célula endotelial mediante la inhibición de factores de transcripción. Se pretende generar animales normales que contengan un número máximo de proteínas humanizadas. Esto se puede conseguir, en primer lugar, diseñando una construcción genética que permita dirigir la proteína al lugar deseado y que contenga aquella que se quiere expresar. Esta construcción se inyecta en células que sean capaces de dar lugar en el animal a células germinales. Y a partir de éstas se obtiene un animal fundador de la línea transgénica, porque va a contener en todas sus células germinales el material genético exógeno que se le ha introducido. Existe una limitación y es que sólamente es posible introducir material genético nuevo, pero no inactivar o sustituir el existente. Otro procedimiento consiste en inyectar ADN en células embrionarias indiferenciadas que corregirán en parte los defectos del epitelio. Estas investigaciones han logrado, en principio, ratones transgénicos que están procreando y se pretende próximamente implantar el corazón de un ratón transgénico a una rata normal. La empresa escocesa PPL Therapeutics ha conseguido unos cerdos que, además de ser clónicos, presentan una serie de características que les hacen útiles para los xenotrasplantes. Uno de los problemas que presentan los xenotrasplantes es el rechazo hiperagudo, es decir, la reacción que nos presenta el sistema inmune ante un elemento extraño. Esto se puede resolver inactivando o bloqueando el gen de los cerdos que produce la enzima -1,3 gal tranferasa. Se trata de cerdos que carecen del gen que produce la enzima porcina -1,3 galtransferasa, que actúa añadiendo un grupo de azúcares en la superficie de las células de los cerdos que son la causa de que el sistema inmune humano ataque las células porcinas cuando se trasplantan a personas. Consiste en una técnica de inactivación genética capaz de vencer el rechazo inmune hiperagudo, que en un futuro reducirá la gran administración de grandes cantidades de potentes fármacos inmunosupresores. No obstante, los órganos de los cerdos podrían ser atacados por dos procesos que conforman el llamado rechazo xenogénico tardio. El primero como consecuencia de la pérdida de proteínas anticoagulantes que, en la superficie de los vasos sanguíneos, frenan la coagulación de la sangre y evitan el bloqueo de las arterias. Este factor se pierde en el ser humano cuando recibe un xenotrasplante. Los expertos de PPL platean incorporar un nuevo gen en el cerdo que consiga sustituir los factores de coagulación cuando sean necesarios. El segundo, es consecuencia de la proliferación excesiva en la 9 superficie de las células vasculares de una molécula llamada VCAM -molécula de adhesión celular vascular-, cuya función es facilitar la infiltración de glóbulos blancos en los puntos donde hay infecciones o inflamaciones. En los xenotrasplantes ésta molécula está sobrexpresada y los glóbulos blancos motivan la destrucción de los órganos trasplantados. Para paliar ambos procesos se han incorporado en los nuevos cerdos clónicos dos o tres genes humanos e, incluso, se ha intentado evitar un rechazo inmune a largo plazo que se presenta en un alotrasplantado motivado por células T, realizando transfusiones de células procedentes del mismo animal que donó el órgano a los propios pacientes. Ante todo lo anteriormente expuesto se presentan algunos problemas éticos. Hay personas que rechazan la modificación del material biológico de un animal con ADN humano aunque sea para mejorar las técnicas de xenotrasplantes, otras se consideran partidarias de esta “humanización animal” si se trata de un material con el que posteriormente se va a mejorar considerablemente la salud o calidad de vida de las personas. Un gran problema que se presenta en el mundo de los xenotrasplantes es la incompatibilidad metabólica, sobre todo con órganos como el hígado. El trasplante hepático, entre diferentes especies, tiene el interés añadido por el papel del hígado en la regulación metabólica del organismo y por su capacidad de síntesis y degradación; por lo que representa una importancia capital conocer como quedará el equilibrio metabólico después de la intervención. El hígado es la verdadera fábrica donde se sintetizan las proteínas, la verdadera industria metabólica del cuerpo humano. En el hígado de cualquier mamífero se producen unos 2.500 sistemas enzimáticos diferentes, que son liberados como proenzimas y que, por tanto, han de ser activados por otras enzimas, péptidos u hormonas. Algunas de estas enzimas se encuentran en otros tejidos y son isoenzimas que, debido a su especialidad, pueden no funcionar en un órgano trasplantado. En el trasplante de hígado de cerdo ocurrirá que todas las proteínas fabricadas serán de cerdo. Se ha observado que en receptores de hígados de mandril desapareció el ácido úrico, como consecuencia de que este animal no lo produce. Esto hace creer en una cierta “animalización” del receptor. Las limitaciones anatómicas entre los órganos de cerdos y humanos son salvables con “toques de arte quirúrgico”, pero las diferencias fisiológicas plantean numerosos preguntas sobre el crecimiento del órgano trasplantado, ya que se desconocen los mecanismos hormonales, endocrinos y paracrinos que hacen detener ese desarrollo cuando el órgano alcanza el tamaño necesario dentro del receptor. Otros interrogantes que se presentan son los que se refieren a la producción hormonal y a la síntesis de proteínas en el órgano. El Prof. Armando Sánchez Bonastre, de la Unidad de Genética y Mejora Animal de la Universidad Autónoma de Barcelona dice: “Sin embargo, la posibilidad de un órgano animal permanente en trasplantes es algo que todavía vemos muy lejano”. Si los órganos de los cerdos funcionan en hombres, se solventará el problema de la escasez de donantes. En 1995, en los EE.UU. había 50.000 personas esperando un corazón. Se están estudiando métodos alternativos a los xenotrasplantes desarrollando técnicas relacionadas con las células embrionarias totipotentes o células madre. El Prof. Friedmann, del Centro de Genética Molecular de San Diego de California, EE. UU., dice “que las células totipotentes pueden desarrollar, mediante una programación 10 específica, tejidos u órganos humanos”. En opinión del científico, “el desarrollo de las técnicas asociadas para reconocer cómo se diferencian las células puede convertir a esas células embrionarias humanas en la alternativa a las células animales en los trasplantes de órganos. En el futuro éste puede ser el camino: “partir de células humanas que se puedan programar y diferenciar para que se conviertan en las fuentes para trasplantes de tejidos y órganos”. 3.- ¿MOTIVARAN LOS XENOTRASPLANTES NUEVAS PATOLOGÍAS HUMANAS? El miedo a que los xenotrasplantes originen nuevos brotes de enfermedades epidémicas ha avivado la duda entre los científicos. ¿Emergerán “nuevos” virus por causa de los xenotrasplantes? ¿Aumentará el riesgo de que aparezcan estas nuevas epidemias por causa de la inmunosupresión a la que tienen que someterse los pacientes receptores de órganos?. En principio la polémica está servida y abarca desde los que están convencidos de que el riesgo puede ser considerable hasta los que sostienen que cualquier obstáculo se puede salvar. No obstante, el Prof. Frederick A. Murphy, de la Universidad de California, considera que habrá que combinar los conocimientos de la biomedicina básica con la patología infecciosa veterinaria y la primatología. Sin embargo, va a ser difícil determinar qué virus representan un riesgo sólamente para el individuo receptor del xenotrasplante, cuáles para la sociedad y cuáles pueden causar un riesgo mínimo. Cabría pensar que cuanto más “limpio” este el animal donante, mejores serán las garantías para la persona receptora del xenotrasplante. Esta hipótesis es relativa, ya que en principio nos hace falta una información más completa sobre los riesgos relativos de la fuente donante. Por ello, lo primero que hemos de hacer es diseñar una política para los xenostrasplantes con un sistema eficaz de detección, diagnóstico y evidencia de los virus. Este sistema sería de aplicabilidad a los animales donantes potenciales del órgano, a los receptores y al personal del quirófano. Para ello el centro para la realización de los xenotrasplantes tiene que reunir una serie de requisitos. En primer lugar, hay que adoptar las medidas de seguridad apropiadas en el screening previo de animales, para minimizar la posibilidad de transmisión interespecies de enfermedades animales, y disponer de una extensa gama de pruebas de detección de aquellos virus conocidos que más preocupen. En segundo lugar, las muestras de los materiales procedentes de los animales donantes deberán ser examinadas exhaustivamente y pasar por todas las “cribas” existentes, desde los métodos estándar hasta la investigación más vanguardista. Y en tercer lugar, otro aspecto sumamente importante es la fuente de los órganos y tejidos, que suele proceder de animales libres de gérmenes patógenos específicos y manipulados genéticamente, lo que disminuyen el rechazo que producen cuando son implantados en el hombre. Es necesario elaborar un plan de acción en caso de transmisión de enfermedades e incluso antes de que sea autorizado cualquier tipo de ensayo en humanos. Hay investigadores pesimistas que admiten la posibilidad de que los xenotrasplantes puedan desencadenar algún día una verdadera catástrofe, al transmitir a la especie humana microorganismos desconocidos hasta la fecha, y que en el nuevo huésped resulten terriblemente virulentos. Esto motivaría la aparición de nuevas y desconocidas epidemias en la especie humana. 11 Desgraciadamente, se sabe que los mandriles son portadores de diversos patógenos, que abarcan desde infecciones fúngicas a víricas. Algunos virus son, incluso, capaces de provocar leucemia. Los más rigurosos métodos de examen son incapaces de garantizar la seguridad para los humanos, sobre todo y en principio, se sabe que dos virus de mandril se consideran potencialmente preocupantes, por no ser detectados con los actuales métodos analíticos. Aunque estos no son patógenos para el animal, se trata de retrovirus, iguales que el desencadenante del sida. Por otro lado, se desconoce la actividad patógena de los virus descubiertos en mandril, lo que motiva que los científicos los hayan descartado en el mundo de los xenotrasplantes y prefieran los órganos de cerdos. Las personas se encuentran filogeneticamente más cercanas a los primates que a los ungulados. Lo que quiere decir, que cualquier microorganismo patógeno para los primeros puede, probablemente, serlo para la especie humana. Pero, sin embargo, si el microorganismo está adaptado al cerdo no tiene tanta facilidad para hacerlo en las personas, ya que ambas especies llevan muchos años juntos; lo que quiere que existe una mayor seguridad en el empleo de órganos de estos animales en los xenotrasplantes. Está asumido que el hombre y el cerdo han convivido durante muchos años juntos y no es posible que aparezcan nuevos microorganismos entre estas dos especies. Pero hemos de tener en cuenta que la barrera física entre ambos se rompe en el momento del xenotrasplante y, además, la inmunosupresión imprescindible para prevenir el rechazo puede facilitar que determinados microorganismos se activen en la persona trasplantada. No obstante, los expertos se muestran optimistas y afirman que estos obstáculos podrán ser solventados en un futuro próximo. Tanto es así que el Dr. Platt se ha dado un plazo de dos años para convertir las especulaciones en realidad. Los especialistas han recibido favorablemente la noticia. Este equipo de la prestigiosa Universidad de Duke ha recibido el “placet” de las autoridades federales de los EE. UU. para poner en práctica una pionera técnica de transplante que utilizará hígados de cerdo para ayudar a pacientes humanos en estado crítico. Los órganos han sido modificados genéticamente para salvar, en lo posible, los previsibles rechazos al “mezclarlos” con otros de especies biológicamente diferentes. Para esta futurible operación, los expertos de la Universidad de Duke en colaboración con los laboratorios Nextran han perfeccionado un tipo de cerdo con su código genético alterado. De esta manera, los animales son más compatibles con el sistema inmune de los seres humanos. Podemos considerar estas experiencias como un gran paso para futuros trasplantes entre animales y seres humanos. 4.- INTERROGANTES ÉTICOS EN LA PRÁCTICA DE LOS XENOTRASPLANTES. Antes de que los xenotrasplantes sean una realidad, los especialistas en bioética han planteado algunos interrogantes. “Personalmente, no creo que sea inmoral sacrificar la vida de un animal por la vida de un hombre”, afirma G. Friedly, de la Fundación Americana del Hígado. “¿Los pacientes entienden realmente las implicaciones psicológicas de vivir con el corazón de un cerdo?”, se pregunta St. Donnelley, del Centro Hastings. Otros bioéticos dicen “que ha de tenerse en cuenta si las nuevas técnicas motivan un sufrimiento excesivo de los animales”. Algunos de estos 12 interrogantes son muy pueriles y si no que se lo pregunten a los españoles que durante el mes de noviembre comienzan con las “matanzas del cerdo” para obtener sus exquisitos embutidos y jamones. No obstante, no he leído aún en la prensa o revistas científicas internacionales las reacciones de los bioéticos en relación con temas tan importantes como los conflictos bélicos o los crímenes en manos de los terroristas. Otro problema que se puede presentar es la limitación de la vida de los cerdos a un período de, aproximadamente, dieciocho años. En vista de ello no se sabe si los órganos de estos animales cuando son trasplantados a un ser humano pueden estar limitados en su funcionalidad a este periodo de tiempo o a un mayor número de años. Es un ejemplo digno de tener en cuenta el implante de válvulas intracardíacas en seres humanos, procedentes de cerdos, cuya funcionalidad está limitada a un periodo comprendido entre los cinco y diez años. Sin embargo, las objeciones a los xenotrasplantes no son puramente éticas o de viabilidad, como hemos apuntado anteriormente. Los especialistas temen que los órganos de los animales sean un vehículo para el desarrollo de nuevas patologías producidas por virus. Hay muchas personas en el mundo esperando un trasplante de un órgano y a los científicos no nos queda otro remedio que agotar todos los recursos que estén a nuestro alcance para procurar solventar este gran problema. Los trasplantes xenogénicos se han convertido en el mayor foco de investigación. Sus aplicaciones se han extendido más allá del trasplante de órganos sólidos y pueden permitir, incluso, el tratamiento de estados inmunológicos deficientes, tales como el sida, trasplantando médulas de especies resistentes a la infección por VIH. Nuestra mayor comprensión de los mecanismos que median en la xenorreacción nos conducirá indudablemente a la práctica que nos permita el uso rutinario de xenografías. El objetivo de esta investigación es procurar una rápida oferta de material donante capaz de ser trasplantado y que pueda ser tolerado con un mínimo de inmunosupresión. Actualmente, los mejores donantes xenogénicos son los primates subhumanos. Obviamente, la última meta es obtener órganos para trasplante de especies usadas como fuentes de alimento. Como nuestro conocimiento de los mecanismos de xenorreactividad aumenta, quizás este exclusivo objetivo se convierta muy pronto en realidad. ¿Cómo aceptan los trasplantes las distintas creencias religiosas? Hasta hace poco tiempo las donaciones de órganos eran prácticas no aceptadas en algunos países del mundo. Sin embargo, actualmente la mayoría de las religiones aceptan y apoyan donaciones y trasplantes de órganos y tejidos, pero teniendo en cuenta algunos matices. Los católicos aceptan ética y moralmente la donación y trasplante de órganos. Los luteranos autorizan ambas prácticas porque contribuyen al bienestar de la Humanidad. Los evangélicos, como protestantes, parten de una perspectiva bíblica, pero sin querer caer en el literalismo ni en el liberalismo interpretativo. Sin afirmar dogmas, sino aproximando los pensamientos y practicando la pluralidad entre los cristianos evangélicos, aceptan la ingeniería genética con fines terapéuticos, si no existen prácticas degenerativas. El budismo y el hinduismo no contemplan ninguna de las dos prácticas, que son consideradas como una cuestión de conciencia individual. El Código Islámico de Ética Médica aprueba la donación de órganos, teniendo en 13 cuenta que el trasplante debe hacerse de forma correcta e inmediata, evitándose la permanencia de los mismos en bancos. Los testigos de Jehová dicen que: “aunque la Biblia prohibe el consumo de sangre, no hay ningún mandato bíblico que prohiba de forma específica la introducción en el cuerpo de tejido o hueso de otro humano. Por esta razón, la persona que se enfrente a tal decisión deberá sopesarla detenidamente y bajo oración. La decisión final sólo atañe al individuo”. Solamente los sintoístas contemplan el trasplante de órganos de cadáveres como una “tecnología espantosa”; así, en países como Japón no existen donaciones de órganos. Las costumbres sobre el manejo y disposición de los muertos están profundamente enraizadas en la tradición religiosa, lo que contribuye a un rechazo generalizado a mutilar el cuerpo, salvo lo suficiente como para preservar la vida. Según la tradición sintoísta, la familia debe aguardar con paciencia a que el cuerpo se enfríe, señal de la separación del alma; de ahí que la gente se oponga a la extracción de órganos. No obstante, hoy día se está replanteando dicho criterio y cambiando de opinión. La Comisión de Trasplantes del Consejo Interterritorial Español ha acordado constituir en su seno un grupo de trabajo sobre xenotrasplantes, cuyas funciones serán monitorizar las experiencias que de manera aislada se están realizando en España en esta materia y elevar al órgano de coordinación sanitaria un conjunto de recomendaciones que estén en concordancia con las vertidas por el Comité de Expertos en Trasplantes del Consejo de Europa para los estados miembros de la U. E. Es decir, pretende crear un marco adecuado para el desarrollo de estudios en xenotrasplantes de acuerdo con el estado actual de los conocimientos científicos, de forma que éstos se lleven a cabo con total eficacia, ética y garantía sanitaria ante los temores técnicos, sociales y éticos que levanta esta práctica. La subcomisión de Trasplantes ha decidido sugerir una serie de recomendaciones que exigirá el estricto seguimiento de agentes infecciosos conocidos y el cumplimiento de las normas de experimentación animal, salud pública y veterinarias vigentes. Este último organismo ha propuesto que los distintos países establezcan un mecanismo de registro y regulación de aspectos como: la investigación básica y los ensayos clínicos, el origen y cuidado de los animales tras su utilización en este tipo de procesos, programas concretos de xenotrasplantes y, finalmente, la vigilancia a largo plazo de los receptores de éstos órganos y de los animales donantes. La legislación sobre esta materia es muy heterogénea en Europa, ya que la normativa sobre xenotrasplantes es restrictiva en unos países, y laxa o simplemente tolerante en la mayoría. Este grupo de trabajo de la Comisión de Trasplantes del Consejo Interterritorial Español, constituido por expertos en bioética, salud pública, retrovirus y trasplantes, pretende rellenar este vacío. Dr. José de Vicente González Académico C. de las RR. AA. Nacional de Farmacia y CC. Veterinarias de España. 14
