El equipo informará de que los científicos de la UC San Francisco han implantado con éxito en cerdos un prototipo de biorreactor de riñón que contiene células renales humanas funcionales sin problemas de seguridad significativos. El dispositivo, que tiene el tamaño de una baraja de cartas, no desencadenó una reacción inmunitaria ni provocó coágulos sanguíneos en los animales, un hito importante en el camino hacia futuros ensayos en humanos.
«Esta es la primera demostración de que las células renales pueden implantarse con éxito en un animal grande sin inmunosupresión y permanecer lo suficientemente sanas como para realizar su función. Se trata de un hito clave para nosotros», afirmó el codirector del Proyecto Riñón, el doctor Shuvo Roy, miembro del cuerpo docente del Departamento de Bioingeniería y Ciencias Terapéuticas, un departamento conjunto de las facultades de Farmacia y Medicina de la UCSF. «Basándonos en estos resultados, ahora podemos centrarnos en ampliar el biorreactor y combinarlo con el componente de filtración de sangre del riñón artificial.»
El proyecto renal de la UCSF y Vanderbilt tiene como objetivo eliminar la diálisis
Cerca de 750.000 estadounidenses -y dos millones de personas en todo el mundo- reciben tratamiento para la enfermedad renal en fase terminal (ESRD), y las tasas de enfermedad renal están creciendo rápidamente, lo que conduce a una escasez urgente de riñones para trasplante. En 2016 solo había 21.000 riñones de donantes disponibles para trasplante en Estados Unidos, en una lista de espera de casi 100.000 y que se extiende de cinco a diez años.
La mayoría de los pacientes que esperan un trasplante de riñón sobreviven sometiéndose a largos y engorrosos tratamientos de diálisis varias veces a la semana para eliminar las toxinas de su sangre, pero la diálisis no sustituye muchas funciones renales esenciales y, de media, solo el 35% de los pacientes en diálisis siguen vivos después de cinco años. La diálisis y otros tratamientos para la enfermedad renal terminal, que están cubiertos universalmente por Medicare, costaron 35.000 millones de dólares en 2016, lo que representa el siete por ciento del presupuesto anual de Medicare.
El Proyecto Riñón está dirigido por Roy y el nefrólogo del Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt William H. Fissell, MD, que llevan más de una década trabajando en el desarrollo de un riñón bioartificial implantable con el objetivo de eliminar la diálisis y aliviar la escasez de riñones de donantes.
El dispositivo implantable que está desarrollando The Kidney Project consta de dos componentes: un sistema de filtración de la sangre denominado hemofiltro, que elimina las toxinas de la sangre haciéndola pasar por membranas de silicio fabricadas con poros a escala nanométrica de forma precisa; y un biorreactor, que contiene células renales humanas cultivadas destinadas a realizar otras funciones renales, como mantener un volumen de fluidos y una presión arterial adecuados, ajustar los niveles de sal y producir hormonas esenciales.
Tras unos prometedores estudios en animales de gran tamaño, el sistema de hemofiltración de The Kidney Project está actualmente a la espera de que la FDA apruebe un ensayo clínico inicial para evaluar su seguridad. La tecnología del biorreactor se ha probado en experimentos de laboratorio, pero hasta ahora no se había implantado en animales.
Biorreactor que contiene células renales humanas implantado en cerdos sin reacción inmunitaria ni coágulos sanguíneos
En la presentación de la Semana del Riñón del 7 de noviembre de The Kidney Project, la doctora Rebecca Gologorsky, becaria de Innovaciones Quirúrgicas de la UCSF en el equipo, mostrará cómo las membranas de silicio del interior del biorreactor implantado protegen las células renales humanas encerradas del sistema inmunitario del huésped al mantener las células inmunitarias y las proteínas transmitidas por la sangre fuera del dispositivo.
«Ha sido un santo grial de las terapias de trasplante encontrar formas de evitar la necesidad de fármacos inmunosupresores de por vida que a menudo se requieren para prevenir el rechazo inmunológico», dijo Roy. «Estos fármacos no sólo exponen a los pacientes a infecciones y otros efectos secundarios perjudiciales, sino que se ha demostrado que dañan directamente las células y los órganos trasplantados, erosionando el beneficio terapéutico de los trasplantes a lo largo del tiempo».»
Otro beneficio clave de evitar la inmunosupresión es su coste para los pacientes, afirma Roy: «Actualmente, Medicare cubre la diálisis de por vida, pero los fármacos inmunosupresores están cubiertos sólo durante los tres primeros años tras el trasplante. Muchos pacientes que reciben un trasplante de riñón acaban perdiendo el nuevo órgano porque no pueden permitirse los fármacos inmunosupresores necesarios para mantenerlo sano».
El equipo de Roy también ha diseñado cuidadosamente el prototipo de biorreactor para evitar que se produzcan coágulos sanguíneos que puedan provocar una embolia pulmonar o un accidente cerebrovascular, un gran reto al que se enfrentan todos los pacientes con implantes médicos de larga duración. Lo consiguieron recubriendo los filtros de membrana de silicio que entran en contacto con la sangre con moléculas biológicamente inocuas y diseñando el dispositivo para evitar el flujo sanguíneo turbulento que también puede desencadenar la coagulación.
«No podíamos utilizar los recubrimientos estándar inocuos para la sangre que se han desarrollado para las válvulas cardíacas, los catéteres y otros dispositivos porque son tan gruesos que bloquearían completamente los poros de nuestras membranas de silicio», dijo Roy. «Uno de nuestros logros ha sido diseñar una química superficial adecuada en nuestras membranas de silicio que las hace parecer biológicamente amigables con la sangre».
Los resultados, según Roy, demuestran el progreso hacia la esperada «trifecta» clínica de The Kidney Project: un dispositivo alimentado por el corazón que funcione sin baterías u otras conexiones externas que puedan introducir el riesgo de infección, y que pueda limpiar la sangre sin fármacos antirrechazo o anticoagulantes.
Los investigadores pretenden ahora ampliar el prototipo de biorreactor para que contenga más células con el fin de probar si el dispositivo implantado puede complementar la función renal en animales con insuficiencia renal, con el objetivo final de trasladar finalmente el dispositivo a ensayos de seguridad en humanos.
«El avance de una terapia celular compleja como esta hacia la clínica no será una tarea trivial: por ejemplo, requerirá inversiones sustanciales en la producción y caracterización de células en instalaciones GMP controladas para evitar cualquier posibilidad de contaminación», dijo Roy. «Ahora hemos confirmado que estamos en el camino correcto para avanzar en estos esfuerzos».