Desde el principio, Mat Risher juró que la diálisis no acabaría con su vida. Trabajaba en una empresa de software, investigando en un simulador de carreras de coches, cuando los daños renales provocados por el lupus le obligaron a iniciar los tratamientos de filtrado de sangre tres veces por semana.
Han pasado cinco años, y las sesiones han minado su determinación. Este hombre de 33 años trabaja ahora a tiempo parcial. En los días buenos, disfruta probando nuevas recetas. En los días malos, su lupus se dispara y la tensión de la diálisis incesante le deja agotado. «En los momentos intermedios, no tengo vida social ni citas», dice Risher, que vive en las afueras de Seattle (Washington). «Me he convertido en un recluso en mi habitación»
Risher es relativamente afortunado; tiene acceso al tratamiento, mientras que hasta siete millones de personas podrían morir cada año sin recibir esa atención1. Pero Risher, miembro de un consejo asesor de pacientes del Centro de Innovación en Diálisis (CDI) de Seattle, está impaciente por conseguir una opción más vivible que la diálisis, que ha permanecido prácticamente igual durante 50 años.
Entre en cualquier centro, dice el codirector del CDI, Buddy Ratner, y encontrará una gran máquina junto a la cama de cada persona que se somete a diálisis. «Hoy en día va a tener pantallas LCD y controles modernos», dice. «Pero mira las fotos de los años 60 de esas máquinas. Se parecen bastante a lo que hacemos hoy». La supervivencia ha aumentado, pero aún así, sólo el 42% de los pacientes estadounidenses que reciben la forma más común de tratamiento, conocida como hemodiálisis, viven incluso cinco años, menos que para muchos cánceres.
Las máquinas de diálisis siguen utilizando prácticamente la misma tecnología que hace 50 años.Crédito: Walter Nurnberg/SSPL/Getty
Ratner forma parte de un grupo internacional de médicos, bioingenieros y empresarios que están trabajando para revolucionar el tratamiento de la insuficiencia renal, diseñando dispositivos lo suficientemente portátiles como para llevarlos al trabajo o colgarlos de la cintura. Algunos incluso están desarrollando riñones artificiales que podrían implantarse quirúrgicamente.
Las complejidades siguen siendo desalentadoras. La diálisis apenas imita la sofisticación del riñón humano, y las versiones mejoradas y más portátiles necesitarán componentes miniaturizados y una reducción sustancial de la cantidad de agua necesaria. Cualquier enfoque que haga uso de materiales biológicos también se enfrentará a fuertes obstáculos regulatorios.
Pero una nueva ola de financiación está ayudando a revertir los años de estancamiento. El año pasado, el presidente de Estados Unidos, Donald Trump, emitió una orden ejecutiva sobre la salud renal, que incluye estrategias para reducir la escasez de riñones disponibles para trasplantes, fomentar más diálisis en casa e incentivar la investigación de riñones artificiales a través de una asociación llamada KidneyX. La asociación está liderada por el gobierno de EE.UU. y la Sociedad Americana de Nefrología y tiene previsto recaudar 250 millones de dólares en los próximos cinco años. El año pasado, concedió un total de 1,1 millones de dólares a 15 equipos de investigación con sede en EE.UU. que abordan diversas piezas del rompecabezas de la diálisis, incluidos grupos que persiguen dispositivos de diálisis portátiles e injertos renales de bioingeniería.
Alrededor del mundo, los ensayos clínicos de dispositivos portátiles están avanzando, y los investigadores están ultimando un enfoque de baja tecnología que esperan que llegue a regiones del mundo donde el agua potable no es fiable y la diálisis es escasa.
Todos estos esfuerzos son una gota en el océano en comparación con la abultada factura para tratar a las personas que viven con enfermedades renales en fase terminal: al menos 35.000 millones de dólares anuales sólo en Estados Unidos. Pero el sector es optimista. John Sedor, nefrólogo de la Clínica Cleveland de Ohio, que preside el comité directivo de KidneyX, predice que en los próximos cinco años habrá un dispositivo mucho más portátil, y en la próxima década el primer dispositivo portátil. «Creo que es un momento extraordinario y que estamos en un punto de inflexión en nuestro campo», afirma.
Esa innovación debería haberse producido hace tiempo, afirma Valerie Luyckx, nefróloga del Hospital Cantonal de los Grisones (Suiza) que investiga la carga mundial de las enfermedades renales. La diálisis «es una industria multimillonaria, con miles de millones de beneficios desde principios de los años 60», afirma. «Y nadie se ha molestado en intentar innovar hasta que, de repente, hay investigación y subvenciones para ello».
Un órgano inteligente
Los riñones son órganos complejos y resistentes, cada uno del tamaño aproximado de un puño. Filtran unos 140 litros de sangre al día y dejan uno o dos litros de agua y residuos en forma de orina.
Cada riñón cuenta con un entramado de aproximadamente un millón de diminutas unidades de filtrado, llamadas nefronas. La sangre que entra en una nefrona pasa a través de un grupo de pequeños vasos llamados glomérulos. Las finas paredes del glomérulo permiten el paso de residuos, agua y otras moléculas pequeñas, mientras que bloquean las más grandes, como las proteínas y las células sanguíneas. A partir de ahí, el líquido filtrado fluye hacia los túbulos renales, donde se calibra el equilibrio de minerales, agua, sales y glucosa y se reabsorben en el torrente sanguíneo las moléculas necesarias para las funciones corporales.
Pero muchas afecciones médicas pueden forzar los riñones, como la diabetes, la obesidad y la hipertensión arterial. Y esas afecciones son cada vez más comunes. Para 2030, se prevé que 5,4 millones de personas en todo el mundo se someterán a diálisis o a un trasplante, y muchas más morirán sin ello1.
Para la hemodiálisis, los pacientes suelen tener que desplazarse a una clínica, donde se les conecta a una máquina de más de 100 kilogramos que filtra la sangre del paciente a través de una membrana semipermeable, diseñada para replicar la función del glomérulo. A continuación, se utiliza una solución de diálisis a base de agua para reequilibrar los componentes de la sangre y arrastrar las toxinas por el desagüe. La hemodiálisis es mucho mejor para replicar el filtrado que para lograr el sutil recalibrado que proporcionan los túbulos renales, afirma Jonathan Himmelfarb, el otro codirector del CDI. Los riñones sanos realizan ajustes sutiles durante todo el día, mientras que los pacientes reciben sólo 12 horas de diálisis en tres sesiones semanales, afirma. Reequilibrar la sangre de forma tan brusca puede suponer un choque para el organismo y tardar horas en recuperarse. Es lo que se denomina «lavado de diálisis». Risher, que va en autobús a la diálisis, a menudo se queda dormido de camino a casa.
El tratamiento ineficiente es también muy costoso, hasta 91.000 dólares anuales por paciente en Estados Unidos. Y además de utilizar mucha agua, el enfoque actual consume enormes cantidades de energía y materiales como los plásticos. «Usamos cantidades ingentes de agua: no es una terapia ecológica», afirma Sedor.
Además, el acceso es irregular en todo el mundo. No más de un tercio de los habitantes de Asia se someten a diálisis, y aún menos en África1 (véase «Una necesidad desatendida»). E incluso cuando los pacientes del África subsahariana comienzan los tratamientos, rara vez son capaces de mantenerlos durante más de unos pocos meses2.
La razón, en gran parte, es el coste. Incluso cuando el gobierno paga las sesiones, la familia del paciente suele tener que pagar la factura de las pruebas de laboratorio, los medicamentos y otros gastos, dice Gloria Ashuntantang, nefróloga del Hospital General de Yaoundé, en Camerún. «La mayoría de nuestros pacientes dejan la terapia a medias, después de haber vendido todas sus propiedades y de que los niños hayan abandonado la escuela».
Aún así, no se ha impulsado la mejora del procedimiento, en parte porque el tratamiento ha resultado muy rentable para los proveedores de diálisis de todo el mundo, dice Murray Sheldon, médico y director asociado de tecnología e innovación en el Centro de Dispositivos y Salud Radiológica de la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA). «Tienen una vaca lechera. Y no hay necesidad de innovar». Las empresas de diálisis cuestionan este argumento. Brad Puffer, portavoz de Fresenius Medical Care en Waltham (Massachusetts), con sede en Estados Unidos, afirma que su empresa está invirtiendo en mejoras, como un dispositivo de hemodiálisis que incorpora un material diseñado para reducir la coagulación de la sangre, un posible efecto secundario que los receptores actuales tienen que tomar medicamentos para evitarlo.
Riñón en una mochila
Uno de los grandes problemas de la diálisis moderna es que las máquinas requieren enormes cantidades de agua: entre 120 y 180 litros por cada sesión de 4 horas, dice Himmelfarb. «Obviamente, nadie puede llevar eso encima porque pesaría toneladas». Hay algunos modelos domésticos que se comercializan como portátiles: Fresenius vende un dispositivo que, según dice, da más movilidad a los pacientes. Pesa 34 kilos y puede utilizarse con un grifo doméstico, siempre que el agua cumpla ciertas normas de calidad. Pero la primera prioridad para hacer que la diálisis sea más cómoda es eliminar la necesidad de un suministro de agua externo.
En Seattle, los investigadores del CDI han desarrollado una técnica que empuja la solución de diálisis usada a través de un cartucho que utiliza la luz para convertir la urea -una toxina clave a la que se dirige la diálisis- en nitrógeno y dióxido de carbono, de modo que la solución pueda reciclarse3. El método puede eliminar 15 gramos de urea en 24 horas, suficiente para la mayoría de las personas con insuficiencia renal, y sólo requiere 750 mililitros de solución, afirma Himmelfarb.
El dispositivo de hemodiálisis autónomo del equipo podría hacerse lo suficientemente compacto como para caber dentro de una maleta con ruedas, afirma Himmelfarb, con un peso no superior a los 9 kilogramos. Lo ideal sería que los pacientes lo utilizaran a diario, afirma.
Otro grupo que intenta reducir el tamaño de la diálisis fue formado recientemente por la Fundación Holandesa del Riñón, la empresa de dispositivos médicos Debiotech de Lausana (Suiza) y aseguradoras sin ánimo de lucro. Su último prototipo, que espera poner a disposición de los pacientes en 2023, pesa unos 10 kilogramos y sólo necesitará 6 litros de solución, según Ton Rabelink, nefrólogo del Centro Médico de la Universidad de Leiden (Países Bajos), que forma parte del consejo asesor médico de la empresa, llamada NextKidney. El dispositivo, que podría utilizarse en casa, limita la cantidad de solución de diálisis necesaria utilizando un material absorbente para absorber las toxinas, dice Rabelink.
En Singapur, los investigadores de la empresa de tecnología médica AWAK han estado probando un dispositivo aún más ligero, que no pesa más de 3 kilogramos. Está diseñado para la diálisis peritoneal, una técnica que utiliza un catéter para enviar la solución de diálisis a la cavidad abdominal, donde un revestimiento (el peritoneo) filtra las toxinas de la sangre para que puedan drenar, junto con la solución, a una bolsa vacía.
El dispositivo de AWAK se basa en una bomba y un cartucho para absorber las toxinas de la solución utilizada para que pueda recircular. Cada tratamiento diario duraría entre siete y diez horas.
A estos riñones de cerdo se les han extraído sus propias células y se les está sembrando con células humanas para desarrollar un riñón artificial biológico. Crédito: Miromatrix
La compañía completó un ensayo de seguridad con 15 adultos en el Hospital General de Singapur en 2018. No informó de ningún acontecimiento adverso grave, aunque algunos pacientes experimentaron molestias abdominales o hinchazón. El dispositivo es uno de los varios productos más portátiles en desarrollo que la FDA ha acordado acelerar a través de su programa de «dispositivos innovadores».
Pero probar un dispositivo en el entorno controlado de un hospital es muy diferente de usarlo en la vida cotidiana, dice Arshia Ghaffari, una investigadora que dirige los servicios de diálisis en la Universidad del Sur de California en Los Ángeles. Además, es posible que la recirculación constante de la solución de diálisis pueda forzar las delicadas membranas y «quemar el peritoneo más rápidamente», afirma. Un portavoz de la empresa descartó esa preocupación, diciendo que el líquido se recircula en pequeños incrementos, sólo 250 mililitros cada vez.
En algunas regiones del mundo, la diálisis peritoneal no es una opción, debido a los costes de envío de las pesadas bolsas de solución. Un concurso internacional dirigido por el George Institute for Global Health de Camperdown (Australia) en 2015 buscaba formas de mejorar el acceso.
La tecnología ganadora, desarrollada por el ingeniero irlandés Vincent Garvey, incorpora un kit ligero que incluye bolsas estériles que contienen una mezcla seca (dextrosa y sales), junto con un destilador de agua del tamaño de una caja de pan, que esteriliza el agua utilizada para hacer la mezcla. En una caja de 3 kilos se podría enviar el suministro de un mes, lo que supone una gran mejora con respecto al suministro habitual de un día, que pesa 8 kilos, afirma John Knight, director general de Ellen Medical Devices, de Camperdown, que se creó para desarrollar el prototipo. El objetivo de Knight es completar un ensayo clínico a finales del año que viene.
Recreando el riñón
Investigadores de la Universidad de California en San Francisco (UCSF) y de la Universidad de Vanderbilt en Nashville (Tennessee) han obviado los dispositivos externos y se han centrado en desarrollar un prototipo de riñón que esperan que algún día pueda implantarse quirúrgicamente en el cuerpo de un paciente. No necesitaría una bomba porque estaría unido a las arterias clave y sería alimentado por la presión sanguínea, dice el nefrólogo de Vanderbilt William Fissell, que codirige la investigación con Shuvo Roy, de la UCSF.
El dispositivo contiene dos partes clave: un sistema de filtración de sangre y un módulo de recalibración con infusión celular. El filtro está hecho de membranas de silicona con poros a escala nanométrica que están diseñados para imitar el glomérulo. El módulo de recalibración utiliza células tubulares de riñones humanos desechados para reequilibrar los componentes de la sangre, afirma Fissell.
A finales del año pasado, los investigadores informaron en una reunión de la Sociedad Americana de Nefrología de que habían realizado la primera prueba de seguridad del módulo de recalibración en cerdos, sin ninguno de los graves problemas que suelen presentarse con los dispositivos implantados, como una reacción inmunitaria o coágulos de sangre.
Los nefrólogos de San Francisco esperan implantar algún día este riñón artificial en pacientes y han probado algunos de sus componentes en animales.Crédito: Susan Merrill/UCSF
Pero Rabelink cree que los dispositivos implantables serán más difíciles de desarrollar, dado que dependen de una mezcla de elementos de ingeniería y biológicos, lo que complica el diseño y crea obstáculos reglamentarios adicionales. Mientras tanto, postula que los avances en la investigación con células madre podrían superar estos esfuerzos. «Al final, eso sería mucho mejor que cualquier dispositivo, tener tu propia función renal regenerada o prolongada», dice.
Pero Fissell y Roy replican que las técnicas de células madre han tardado en dar sus frutos en otras áreas, como el tratamiento de la diabetes, por lo que dispositivos como las bombas de insulina automatizadas han liderado el camino. Fissell describe el principal obstáculo del proyecto como la obtención de fondos suficientes para fabricar el dispositivo, que tiene aproximadamente el tamaño de una lata de refresco, a una escala mayor y estandarizada para que pueda ser evaluado por los organismos reguladores estadounidenses. «Tengo el derecho sobre mi mesa: está listo para coser», dice.
A pesar de la confianza de algunos equipos, Sheldon cree que recrear la sofisticación de un riñón es demasiado complejo para un solo equipo, y probablemente requerirá una mezcla de ingeniería y biología, además de mucho más dinero. Propuso la idea de una coalición internacional en una reunión de la Sociedad Americana de Nefrología el año pasado, y ha planeado una serie de reuniones en Europa a finales de este año con las partes interesadas y los grupos médicos.
Para Risher y otros pacientes, el acceso a cualquier dispositivo portátil sería liberador, ya que proporcionaría «esa libertad y flexibilidad para hacer la diálisis cuando yo quiera», dice. Como aficionado a los coches, sueña con lanzar su máquina en el asiento del copiloto y conducir hacia la carretera abierta, sólo con el horizonte por delante