XXI Congreso Internacional de Medicina: Concurso de Carteles

El Xenotrasplante Cardíaco a Futuro

Aguilar Leonel; Lecuona Miguel, Arriaga Miguel; Lomelí Fernando.

Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, 78000, Centro, San Luis Potosí, México.

 

RESUMEN

El envejecimiento de la población y la prolongación de la vida de los pacientes cardíacos junto con el aumento de la prevalencia de enfermedades crónico-degenerativas que llevan a isquemia miocárdica ha llevado a una prevalencia creciente de insuficiencia cardíaca (IC). Por lo que el trasplante podría considerarse como un método para el tratamiento de la IC terminal; sin embargo, el desequilibrio entre el suministro de órganos y la demanda de órganos humanos es un desafío para el trasplante clínico. Por lo tanto, el xenotrasplante podría ser una alternativa prometedora para cerrar la brecha entre la oferta y la demanda de órganos.  El xenotrasplante se define como cualquier procedimiento que involucre el trasplante en un receptor humano de órganos de fuente animal no humana. Gracias a los avances en las herramientas de edición de genes y la terapia inmunosupresora el xenotrasplante clínico se ha vuelto más viable. El xenotrasplante de órganos se ha visto obstaculizado por el rechazo inmunológico. Existen tres tipos principales de rechazo que pueden ocurrir de manera sucesiva: (1) rechazo de xenoinjerto hiperagudo, (2) rechazo de xenoinjerto humoral agudo y (3) rechazo celular agudo. Aunado al rechazo inmunológico, la desregulación de la coagulación y la respuesta inflamatoria se vuelven más prominentes, lo que conduce a la falla del xenoinjerto. Gracias a los recientes avances en la modificación genética de cerdos y el tratamiento de apoyo el xenotrasplante cardiaco podría ser una realidad en el futuro. 

 

INTRODUCCIÓN

El envejecimiento de la población y la prolongación de la vida de los pacientes cardíacos por las innovaciones terapéuticas modernas ha llevado a una prevalencia creciente de insuficiencia cardíaca (IC). A pesar de los avances y actualizaciones en la terapia, la tasa de mortalidad en pacientes con IC se ha mantenido inaceptablemente alta. Aunado a esto, la prevalencia de enfermedades crónico-degenerativas que llevan a isquemia cardiaca y subsecuentemente a IC, también van en aumento por lo que el trasplante podría considerarse como un método para el tratamiento de la IC terminal; sin embargo, el desequilibrio entre el suministro de órganos y la demanda de órganos humanos es un desafío para el trasplante clínico. Por lo tanto, el xenotrasplante podría ser una alternativa prometedora para cerrar la brecha entre la oferta y la demanda de órganos.  Gracias a los avances en las herramientas de edición de genes y la terapia inmunosupresora el xenotrasplante clínico se ha vuelto más viable. 

 

La Organización Mundial de la Salud (OMS) define el xenotrasplante como “cualquier procedimiento que involucre el trasplante, implantación o infusión en un receptor humano de: células vivas, tejidos u órganos de una fuente animal no humana; o fluidos corporales humanos, células, tejidos u órganos que han tenido contacto ex vivo con células, tejidos u órganos vivos de animales no humanos”.

 

Debido a que los primates no humanos (NHP, por sus siglas en inglés) son más cercanos filogenéticamente a los humanos, se realizaron varios ensayos entre 1920 y 1990, sin embargo, los investigadores encontraron que no eran animales de origen adecuados para el xenotrasplante clínico debido a preocupaciones éticas, el alto riesgo de transmisión de infecciones a humanos entre especies, dificultades en la reproducción, disparidades en el tamaño de los órganos y otras impracticabilidades. Desde la década de 1990, los investigadores han intentado utilizar cerdos como fuente para xenotrasplantes, y actualmente se considera la especie candidata más apropiada. Las razones para seleccionar el cerdo como fuente animal incluyen el tamaño relativamente grande de la camada y el corto período de maduración del cerdo, su tamaño y similitud fisiológica con los humanos, el bajo riesgo de xenozoonosis y la fácil aplicación de técnicas de ingeniería genética para producir órganos porcinos que sean resistentes al rechazo. Sin embargo, la discrepancia genética entre cerdos y humanos ha resultado en barreras para el xenotrasplante, incluido el rechazo inmunológico y el riesgo de xenozoonosis. Al igual que con los alotrasplantes humanos, los xenotrasplantes son propensos al rechazo inmunológico, no obstante, gracias a que las modificaciones genéticas de los cerdos y a la terapia inmunosupresora, los resultados del tiempo de supervivencia de los xenoinjertos han mejorado considerablemente en los modelos preclínicos de xenotrasplante. Estos resultados en modelos NHP indican que se acerca el uso de xenotrasplantes en aplicaciones clínicas.

 

OBJETIVOS 

1. Describir las respuestas de rechazo inmunológico en xenotrasplantes y las estrategias utilizadas actualmente para abordarlas.
2. Describir al cerdo modificado genéticamente como fuente animal del trasplante y los mecanismos por los cuales se evitan las respuestas de rechazo.
3. Informar el tiempo de supervivencia y los avances actuales respecto al xenotrasplante cardíaco.
4. Determinar si el xenotrasplante cardíaco es una alternativa viable a futuro para dar solución a la alta demanda de trasplantes cardíacos.

 

 

METODOLOGÍA

Se realizó una revisión para responder las interrogantes respecto a nuestros objetivos. Los términos MeSH utilizados para la búsqueda fueron: xenotransplantation y heart transplantation, además de términos libres como cardiac xenotransplantation y heart xenotransplantation. La búsqueda avanzada se redactó de la siguiente manera: (((xenotransplantation[MeSH Terms]) AND (heart transplantation[MeSH Terms])) AND (cardiac xenotransplantation)) OR (heart xenotransplantation) y se restringió la búsqueda a artículos del 2020 en adelante y utilizando los filtros pertinentes para obtener trabajos originales o de revisión (Filtros aplicados en PubMed: Clinical Trial, Meta-Analysis, Randomized Controlled Trial, Review, Systematic Review.). Se hizo la búsqueda en las bases de datos de PubMed, ClinicalKey y Cochrane. Se obtuvieron un total de 30 resultados (29 PubMed, 1 Cochrane y 0 de ClinicalKey) de los cuales se incluyeron 4 artículos. (Figura 1)

 

Figura 1: Diagrama de flujo del proceso de revisión de literatura.

 

RESULTADOS

Algunos productos de la matriz extracelular descelularizada como las válvulas cardíacas ya se han utilizado en entornos clínicos como trasplantes seguros y eficaces. Sin embargo, estos injertos han sido tejidos estructurales de los que se extraen las células de cerdo y se sustituyen con células receptoras humanas después del trasplante. El trasplante de órganos y células vascularizados se ha visto obstaculizado por el rechazo al xenotrasplante debido a la respuesta inmune que desencadena y que incluye tanto a la inmunidad adquirida como a la inmunidad innata, en las que los anticuerpos naturales, el complemento, las células asesinas naturales (NK) y los macrófagos desempeñan funciones interdependientes. Existen tres tipos principales de rechazo que pueden ocurrir de manera sucesiva: (1) rechazo de xenoinjerto hiperagudo, (2) rechazo de xenoinjerto humoral agudo y (3) rechazo celular agudo. Aunado al rechazo inmunológico, la desregulación de la coagulación y la respuesta inflamatoria se vuelven más prominentes, lo que conduce a la falla del xenoinjerto.

 

Rechazo hiperagudo y humoral agudo

Cuando un órgano de cerdo se trasplanta a un ser humano o a un NHP, el injerto se destruye en minutos u horas debido en un principio al rechazo hiperagudo (HAR). El HAR es un tipo de rechazo humoral mediado por anticuerpos preformados que preexisten naturalmente en el receptor. La unión de anticuerpos preformados a los epítopos xenoantigénicos en las células endoteliales porcinas desencadena la activación de las proteínas del complemento el cual provoca una mayor activación y lisis de las células endoteliales, conduciendo a la destrucción de la vasculatura del injerto y al posterior fracaso (Figura 2A). El HAR se caracteriza histológicamente por alteración de la integridad vascular, edema, trombosis y hemorragia con depósito vascular generalizado de anticuerpos y productos terminales del complemento.

El HAR puede evitarse al agotar los anticuerpos anti-cerdo o al inhibir la activación del complemento en el receptor mediante plasmaféresis. Sin embargo, estas medidas llevan a que la supervivencia del injerto se prolongue más allá de las 24 horas y en ocasiones una semana o más debido a que cuando se recupera el nivel de anticuerpos lleva al fracaso del injerto, lo que se conoce como rechazo humoral agudo del xenoinjerto (AHXR), o también conocido como "rechazo vascular agudo" o “retrasar el rechazo del xenoinjerto”. El AHXR es un fenómeno causado por una combinación de respuestas inmunes humorales y celulares combinadas con endotelio activado e inflamación (Figura 2B). Las características clásicas del AHXR grave son hemorragia intersticial masiva, infarto, necrosis, trombosis y pérdida de túbulos con infiltración polimorfa y depósito masivo de inmunoglobulina G (IgG), IgM, C3, C4d y plaquetas. Las características histopatológicas de AHXR son similares a las de HAR.

 

El principal xenoantígeno de la HAR es la galactosa-α1,3-galactosa (α-Gal), que se expresa mediante la α1,3-galactosiltransferasa (α1,3GalT; también conocida como GGTA1). GGTA1 es funcional en la mayoría de los mamíferos, pero no en los humanos. En la sangre humana, ~1 % de todos los anticuerpos circulantes están dirigidos contra los epítopos de α-Gal. Estos anticuerpos anti-α-Gal naturales son inducidos durante la vida neonatal por bacterias intestinales que expresan GGTA1. Al trasplantar corazones de cerdos con GGTA1 knockout (GTKO) a NHP, se evitó la HAR pero el rechazo del corazón se dio debido al rechazo mediado por anticuerpos, sugiriendo que los antígenos no-Gal causan AHXR, y que estos presentan un obstáculo adicional para el trasplante de órganos de cerdos GTKO a humanos de los cuales se han identificado dos: el ácido N-glicolilneuramínico (Neu5Gc) y el grupo sanguíneo SDa. ‌

 

Figura 2: A) Mecanismo de Rechazos Hiperagudo (HAR). B) Mecanismo de Rechazo Humoral Agudo del xenoinjerto (AHXR) Obtenida de: Lu et al, 2020.

 

Rechazo de xenoinjerto celular

A diferencia del HAR y el AHXR, el rechazo de xenoinjertos por mecanismos de la respuesta celular es relevante tanto para injertos de órganos completos como para injertos celulares. Da como resultado un rechazo que puede ocurrir días o semanas después del trasplante. El rechazo celular puede estar mediado por respuestas inmunitarias innatas y adaptativas, mediante células NK, macrófagos, neutrófilos, células dendríticas, células T y células B.

 

 

Células NK en el rechazo de xenoinjertos:

La presencia de infiltrados de células NK en órganos de cerdo perfundidos con sangre humana ex vivo y en xenoinjertos de cerdo a NHP, sugiere que las células NK participan en el rechazo del xenoinjerto. Está respuesta es mediada a través de la citotoxicidad directa de las NK o por mecanismos de citotoxicidad celular dependientes de anticuerpos (Figura 3A). La citotoxicidad directa de las células NK está estrechamente regulada por una variedad de receptores que proporcionan el equilibrio entre la activación y la inhibición de las vías de señalización. Los receptores NK activadores NKG2D y ULBP-1 se unen a su ligando de cerdo NKp44 y una molécula no identificada, respectivamente, desencadenando la liberación de gránulos líticos. Sin embargo, los receptores inhibitorios en las células NK humanas KIR, ILT2 y CD94/NKG2A reconocen pobremente la molécula de clase I del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) porcino, inhabilitando las señales inhibidoras para la activación de las células NK.  

Los depósitos de anticuerpos naturales y provocados en el endotelio del injerto son reconocidos por la fracción Fc (FcRs) en las células NK (Figura 3A). La interacción entre los FcR y los anticuerpos provoca la liberación de gránulos citotóxicos de las células NK desencadenando su apoptosis. Además de los xenoanticuerpos unidos al endotelio, las células NK reconocen los anticuerpos de clase I contra el antígeno leucocitario porcino inducido (anti-SLA), lo que también conduce a una citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos.

La eliminación de los epítopos de α-Gal protege a las células endoteliales porcinas de la lisis inducida por el complemento y de la destrucción mediada por anticuerpos anticerdo de primate, pero no resuelve la adhesión de las células NK y la citotoxicidad directa de NK sugiriendo que los residuos de α-Gal en las células porcinas pueden no estar implicados en el aumento de la adhesión y la actividad citotóxica directa de las células NK humanas. 

 

Células de macrófagos en el rechazo de xenoinjertos:

Se identificó un denso infiltrado de macrófagos en todos los xenoinjertos rechazados a través del análisis histológico confirmando su contribución al rechazo de xenoinjertos por su actividad de modulación de la inmunidad adaptativa y citotoxicidad directa. La actividad de los macrófagos puede resultar de las células T xenorreactivas. 

Las células T reclutan y activan macrófagos, provocando infiltración y destrucción de xenoinjertos. Este proceso conduce a su vez a la amplificación de la respuesta de las células T. Además, los macrófagos pueden activarse mediante la interacción directa entre los antígenos endoteliales del donante y los receptores en la superficie del macrófago (Figura 3B). Aunado a lo anterior, los macrófagos realizan efectos tóxicos directos mediados por la producción de citocinas proinflamatorias [p. ej., factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), interleucina-1 (IL-1) e IL-6]. Por lo tanto, debido a las diversas respuestas que estos provocan, la regulación de la activación de los macrófagos debería mejorar la supervivencia del xenoinjerto. 

Se ha informado que varios receptores inhibidores inhiben la actividad fagocítica de estos. Entre muchas vías, la vía de señalización de la proteína reguladora de señalización (SIRP-α)-CD47 es una vía negativa importante para los macrófagos. SIRP-α reconoce CD47 como un marcador de sí mismo, previniendo la fagocitosis autóloga, lamentablemente la unión de CD47 porcino no proporciona la señal de inhibición a través de SIRP-α. Existen otras moléculas inhibidoras, como CD200, el transcriptor similar a inmunoglobulina 3 y el receptor B similar a Ig. Sin embargo, se requiere de mayores estudios para conocer si la incompatibilidad entre estas moléculas en células de cerdo y sus receptores en macrófagos de primates promueve la activación de macrófagos en respuestas inmunes xenogénicas. 

 

Respuesta Células T:

Las células T se activan a través de vías directas e indirectas después del xenotrasplante (Figura 3C). En la vía directa, las células presentadoras de antígeno (CPA) del cerdo activan directamente las células T del primate. La interacción entre los receptores de células T de primates y los complejos peptídicos SLA de clase I y II da como resultado una citotoxicidad mediada por células T contra el endotelio vascular del xenoinjerto. Los dos tipos de células que probablemente sean CPA donantes son los leucocitos pasajeros migratorios y las células endoteliales porcinas que expresan constitutivamente CD80/86. 

En la vía indirecta, la activación de las células T se produce a través de péptidos derivados del donante presentados por las CPA receptoras. Los xenoantígenos de cerdo son reconocidos por el MHC de clase II del receptor y presentados a las células T del huésped conduciendo a la estimulación de las células T CD4+, la activación de las células B, la producción de anticuerpos de novo y el rechazo del xenoinjerto por mecanismo humoral. La citotoxicidad de las células NK y los macrófagos también puede aumentar sustancialmente mediante citocinas producidas por células T activadas por xenoantígenos.

 

Sorprendentemente, el rechazo celular agudo, como se observa en la mayoría de los alotrasplantes, rara vez se documenta después del xenotrasplante de órganos de cerdo a NHP. Existen dos posibles razones para este resultado: que el rechazo humoral es tan fuerte que no podemos observar el rechazo celular, o que la terapia inmunosupresora actual es suficiente para controlar la respuesta mediada por células T en el xenotrasplante. La activación de las células T requiere la unión del TCR a un complejo MHC-péptido en la CPA, así como una segunda señal coestimuladora involucrada en las vías CD40-CD154 y CD28-CD80/86. La compatibilidad de las moléculas de adhesión y coestimulación entre especies es un tema crítico en un contexto xenogénico. Las estrategias para aliviar el rechazo de células T en xenoinjertos se basan principalmente en promover la coestimulación y la regulación a la baja de la expresión de MHC en células porcinas.

Se descubrió que anti-CD40mAb, que bloquea la vía CD40-CD154, es igualmente eficaz en xenotrasplantes, sin embargo, el agente anti-CD28 actualmente disponible es insuficiente para prevenir una respuesta de células T en modelos NHP. En conjunto, el bloqueo de la vía CD40-CD154 y CD28-CD80/86 es un componente crítico de los agentes inmunosupresores para el control de la respuesta de células T xenogénicas.

 

Figura 3: Mecanismos de Rechazo Celular: A) Mecanismos de rechazo mediado por Células NK. B) Mecanismos de rechazo mediado por Macrófagos. C) Mecanismo de rechazo por Linfocitos T. Obtenida de: Lu et al, 2020.

 

Desregulación de la coagulación

Cuando se evita la respuesta de HAR, AHXR y Celular, la desregulación de la coagulación se vuelve más evidente debido al desarrollo de microangiopatía trombótica en el injerto. Las características de la microangiopatía trombótica incluyen el depósito de fibrina y la agregación de plaquetas que dan como resultado una trombosis dentro de los vasos del injerto y una eventual lesión isquémica. También se puede observar una coagulopatía de consumo sistémica en el receptor y provocar su muerte, pero este fenotipo no ocurre en todos los órganos del xenoinjerto. 

En el contexto del xenotrasplante, el ataque de los anticuerpos a las células endoteliales de cerdo y la activación del complemento convierte a las células endoteliales de un fenotipo anticoagulante a un estado procoagulante, conduciendo a la destrucción vascular y la infiltración de varias células inmunitarias. 

El Factor Tisular (TF) derivado tanto del receptor como del donante contribuyen a la activación de la cascada de coagulación extrínseca. Las incompatibilidades moleculares entre los sistemas de coagulación-anticoagulación de primates y cerdos exageran este proceso. El TFPI porcino no es suficiente para inhibir el factor Xa de los primates y detener de manera eficaz la activación del TF. La TBM porcina tampoco regula la trombina de primates y se une con menos fuerza a la trombina humana y por lo tanto no activa la PC. 

Otra incompatibilidad molecular es el factor de von Willebrand porcino (pvWF) y la glicoproteína 1b de plaquetas de primates (GPIb). Incluso en ausencia de tensión de cizallamiento, el pvWF agrega espontáneamente plaquetas de primates a través de los receptores GPIb. La interacción de GPIb-vWF activa las plaquetas. Las plaquetas activadas desarrollan trombosis después de ser reclutadas en el lugar de la lesión de las células endoteliales, lo que conlleva a una activación generalizada del sistema de coagulación. Por lo tanto, se requiere de diversas estrategias para superar las diversas barreras inmunológicas involucradas en el rechazo de diversas formas de procedimientos de xenotrasplante.

 

Cerdos genéticamente modificados para xenotrasplante

Con el objetivo de superar el rechazo inmunológico y la desregulación de la coagulación, se generaron cerdos genéticamente modificados para salvar las incompatibilidades moleculares entre especies. Desde 2009, la mayoría de los avances que se han hecho en el campo de los xenotrasplantes se deben a la producción de cerdos genéticamente modificados.

 

Expresión del Complemento Humano: Proteínas regulatorias

Como se mencionó anteriormente, la activación del complemento es un factor perjudicial que contribuye al fracaso del xenoinjerto. Un enfoque para evadir su activación es administrar un agente para inhibir el complemento, pero dicho tratamiento solo tiene un efecto temporal y aumenta el riesgo de infección. El otro enfoque es diseñar cerdos modificados genéticamente para superar el rechazo inmunológico. 

Se sugirió la introducción de CRP humanas (hCRP) (p. ej., CD46, CD59 y CD55) en células de cerdo para inhibir la lesión del injerto mediada por el complemento. En la década de 1990, dos grupos de investigación independientes propusieron por primera vez que la producción de cerdos transgénicos que expresan las PCR humanas CD59 y CD55 protegen contra el rechazo hiperagudo del xenoinjerto.

Las investigaciones subsecuentes demostraron que la expresión de hCRP puede inhibir la lesión del injerto mediada por el complemento y prolongar el tiempo de supervivencia del xenoinjerto. También se demostró que una combinación de hCRP ofrece una mayor protección que la expresión de una sola hCRP. 

 

Eliminación de antígenos xenoreactivos

El rechazo de los anticuerpos anti-Gal se puede prevenir mediante plasmaféresis o utilizando columnas de inmunoafinidad. Sin embargo, estos enfoques han demostrado sólo un éxito parcial. En 2002 se produjeron los primeros cerdos con GTKO. Los estudios iniciales indicaron que los cerdos GTKO protegen al xenotrasplante cardíaco de lesiones resultantes del HAR. Sumando a lo anterior, se han producido ahora cerdos modificados genéticamente con GGTA1/CMAH o GGTA1/B4GalNT2 knockout (DKO) y triple knockout (TKO) GGTA1/CMAH/B4GalNT2. 

Un estudio demostró que las células de cerdos GGTA1/CMAH DKO se unieron en menor cantidad a los anticuerpos que las células de cerdos GTKO. Estos resultados sugieren que la eliminación del epítopo Neu5Gc en cerdos es crucial para aumentar el tiempo de supervivencia del xenoinjerto. 

La evidencia in vitro también ha sugerido que la inactivación del gen B4GalNT2 reduce la unión de anticuerpos humanos indicando que los órganos de cerdo TKO son un gran avance en comparación con los xenoinjertos GTKO y DKO.

 

 

Inhibición del rechazo de xenoinjerto celular

Debido a la incompatibilidad antes mencionada entre SIRP-α humano y CD47 de cerdo, los cerdos modificados genéticamente que expresan CD47 humano (hCD47) tienen el potencial de resolver este problema. In vitro, las células porcinas que expresan hCD47 pueden reducir su fagocitosis por macrófagos humanos. Además, no solo suprimió la actividad citotóxica mediada por macrófagos y la producción de citocinas inflamatorias (TNF-α, IL-1β, IL-6), sino que también inhibió la infiltración de células T humanas. En vivo prolongó la supervivencia de los injertos de piel porcina en babuinos. Estos hallazgos sugieren colectivamente el papel beneficioso de la expresión de hCD47 en xenoinjertos. Sin embargo, la expresión de hCD47 no evitó por completo la fagocitosis, por lo tanto, también puede ser necesario suprimir la vía de los macrófagos activados por xenoantígenos.

El antígeno asociado a linfocitos T citotóxicos (CTLA4) es una molécula coestimuladora que bloquea la vía coestimuladora B7-CD28. Se ha demostrado que la terapia de inmunosupresión con inmunoglobulina CTLA4 humana (hCTLA4-Ig) prolonga la supervivencia del injerto durante el alotrasplante para NHP. Por lo tanto, la expresión de hCTLA4-Ig en cerdos transgénicos es un medio potencial para prevenir la actividad de las células T. Martín et al. produjo cerdos transgénicos con expresión neuronal de hCTLA4-Ig y demostró que la proteína hCTLA4-Ig reducía la proliferación de células T humanas frente a células porcinas. El efecto beneficioso de la expresión de hCTL4-Ig extendió el tiempo de supervivencia del xenoinjerto en un modelo de trasplante de piel de rata y un modelo de trasplante neuronal NHP. Estas pruebas in vivo también sugirieron que la expresión de hCTLA4-Ig sola no podía prevenir el rechazo del xenoinjerto. También se produjeron cerdos transgénicos que expresaban pCTLA4-Ig de forma ubicua. Sin embargo, estos cerdos eran susceptibles a la infección debido a los altos niveles de expresión de esta en la sangre. 

Otra forma de controlar la respuesta de las células T es mediante la eliminación de SLA clase I o la introducción de un gen transactivador mutante de clase II humana (CIITA-DN) en cerdos, los cuales reducen la presentación de antígenos porcinos en la vía directa. Sin embargo, el papel de estos genes modificados en la protección del xenoinjerto de la respuesta de rechazo requiere una evaluación adicional en los NHP. 

 

Expresión de la coagulación humana: Proteínas de regulación

Este problema se puede resolver mediante la sobreexpresión adicional de proteínas reguladoras de la coagulación humana, como TBM, receptor de proteína C endotelial (EPCR), TFPI y CD39. 

La expresión transgénica de hTBM en cerdos donantes es uno de los enfoques más importantes actualmente para superar la coagulopatía. Se informó que las células endoteliales aórticas de cerdo que expresan hTBM suprimen sustancialmente la actividad de la protrombinasa, retrasan el tiempo de coagulación del plasma humano y exhiben menos actividad en la inducción de la agregación plaquetaria humana. Otro actor clave en el sistema de anticoagulación es el EPCR, que también media la señalización antiinflamatoria y citoprotectora, y se toma a la sobreexpresión de hEPCR en cerdos donantes como una solución potencial debido a su potente señalización celular local antiinflamatoria, anticoagulante y citoprotectora. In vitro, las células de cerdos GTKO/CD46 que también expresaron EPCR redujeron la actividad de agregación plaquetaria. 

La expresión de hTFPI es un enfoque potencial para resolver la incompatibilidad entre el TFPI humano y el TFPI de cerdo, al demostrar que la expresión de hTFPI puede inhibir la actividad de TF. CD39 juega otro papel clave en la regulación de la coagulación, ya que es responsable de catalizar la degradación de ATP, ADP y AMP extracelulares, logrando inhibir la formación de trombos. Un estudio demostró que la expresión transgénica de hCD39 en cerdos protegía contra la lesión por isquemia/reperfusión miocárdica en un modelo in vivo. 

 

Expresión de proteinas anti-inflamatorias humanas

La ingeniería de cerdos donantes que expresan uno o más genes humanos antiinflamatorios o antiapoptóticos puede ser un enfoque adicional para la protección de xenoinjertos. Actualmente están disponibles cerdos transgénicos que expresan hemeoxigenasa-1 humana y A20 humana. 

 

Debido a que la respuesta inmunitaria a un xenoinjerto de cerdo no puede considerarse aisladamente, el control exitoso del rechazo inmunológico en xenotrasplantes requiere la alteración de múltiples genes en cerdos donantes. Se han producido cerdos genéticamente modificados con múltiples genes, con hasta siete manipulaciones. La evaluación in vivo de sus beneficios específicos individuales será difícil y aún se desconoce si la manipulación de tantos genes en cerdos donantes tiene efectos adversos. 

 

Riesgos infecciosos conocidos y complicaciones potenciales relacionadas con inmunosupresión mejorada.

Una preocupación importante en el campo de los xenotrasplantes es la transmisión de patógenos porcinos a receptores humanos. En este tipo de trasplantes destacan las infecciones por CMV, EBV, herpes, varicela, aspergillus, listeria y pneumocystis principalmente. Una terapia combinada de fármacos que previenen las infecciones ha sido la tarea para evitar dichas infecciones y que se provoque un rechazo agudo. 

 

Asimismo, la mayoría de los virus, bacterias y hongos porcinos pueden eliminarse mediante la selección de animales donantes negativos, la reproducción en condiciones estériles y aisladas, el destete temprano y la transferencia de embriones. Sin embargo, tales estrategias son imposibles en el caso de los retrovirus endógenos porcinos (PERV) porque los PERV están integrados en el genoma porcino con múltiples copias. Los factores de restricción celular, como APOBEC3G, juegan un papel clave en la prevención de la infección por PERV. Las células primarias que expresan APOBEC3G son difíciles de infectar. Por el contrario, las células HEK 293, que son las más susceptibles a la infección por PERV, no expresan APOBEC3G.

 

Xenotrasplante de corazón 

El tiempo de supervivencia del primer xenotrasplante de corazón fue de solo 4 a 6 horas. Desde que se introdujeron los cerdos GTKO o cerdos donantes que expresan una o más hCRP el tiempo de supervivencia del xenoinjerto se ha prolongado. En 2012, Mohiuddin et al. trasplantó corazones de cerdo transgénicos GTKO/hCD46 en babuinos a los que se administró inmunosupresión basada en mAb anti-CD154 logrando la supervivencia más larga para los xenoinjertos cardíacos heterotópicos a 236 días. Sin embargo, se observó microangiopatía trombótica en el xenoinjerto con lo que se concluyó que la desregulación de la coagulación sea ahora el principal obstáculo para lograr tasas de supervivencia más prolongadas. Posteriormente, los mismos autores utilizaron cerdos donantes con modificación genética triple (GTKO/hCD46/hTBM) combinados con un régimen inmunomodulador basado en anticuerpos CD40 para el trasplante de corazón heterotópico en cerdos a modelos NHP. En sus experimentos, el tiempo de supervivencia más largo se extendió a 945 días con una mediana de supervivencia de 298 días. Logrando también que ninguno de los sujetos experimentó coagulopatía de consumo o trombocitopenia. 

Este estudio demostró la eficacia y seguridad de un régimen inmunomodulador basado en anticuerpos CD40 en receptores y sugirió el importante papel de hTBM en cerdos donantes.

En su protocolo de xenotrasplante de corazón, dos pasos también fueron cruciales para prolongar la supervivencia de los xenoinjertos funcionales en babuinos. En primer lugar, se realizó la conservación del corazón porcino no isquémico en lugar del almacenamiento estático en frío y en segundo lugar, el sobrecrecimiento perjudicial del xenoinjerto se restringió con un fármaco llamado temsirolimus. También el protocolo de inmunosupresión utilizado en este estudio fue bien tolerado por los babuinos debido a que no se observó ninguna infección importante relacionada con la inmunosupresión. 

 

CONCLUSIÓN

Demostrando así que sumado a las modificaciones genéticas, el tratamiento de apoyo que incluye la terapia antiinflamatoria, la prevención del crecimiento y el sistema de adquisición de corazón de perfusión fría no isquémico prolongan la supervivencia del xenoinjerto cardíaco. Los datos alentadores sugieren que su método podría ser seguro para su uso en humanos, y su investigación constituye un progreso vital para hacer realidad el xenotrasplante clínico de corazón.

 

Con los logros recientes y la acumulación de experiencia con el xenotrasplante en la investigación preclínica, el primer ensayo clínico en humanos podría ser posible en un futuro próximo, pues los datos y la experiencia basados en estudios con modelos NHP sugieren que la combinación de varios cerdos genéticamente modificados con diferentes terapias inmunosupresoras es necesaria para concluir en un trasplante efectivo. 

 

REFERENCIAS

1.  Lu T, Yang B, Wang R, Qin C. Xenotransplantation: Current Status in Preclinical Research. Frontiers in Immunology. 2020 Jan 23;10. 

2.  Meier RPH, Longchamp A, Mohiuddin M, Manuel O, Vrakas G, Maluf DG, et al. Recent progress and remaining hurdles toward clinical xenotransplantation. Xenotransplantation. 2021 Mar 23.

3.  ‌Brenner P, Mihalj M. Update and breakthrough in cardiac xenotransplantation. Current Opinion in Organ Transplantation. 2020 Jun;25(3):261–7.

4. Reichart B, Längin M, Denner J, Schwinzer R, Cowan PJ, Wolf E. Pathways to Clinical Cardiac Xenotransplantation. Transplantation. 2020 Dec 21; Publish Ahead of Print.

 

 

Correspondencia: Leonel Aguilar Correo: leoiaguilar.v@gmail.com