A equipa informará que os cientistas da UC São Francisco implantaram com sucesso um protótipo de biorreator renal contendo células renais humanas funcionais em porcos sem preocupações significativas de segurança. O dispositivo, que tem aproximadamente o tamanho de um baralho de cartas, não desencadeou uma reacção imunológica nem provocou coágulos de sangue nos animais, um marco importante no caminho para futuros ensaios em humanos.
“Esta é a primeira demonstração de que as células renais podem ser implantadas com sucesso num grande animal sem imunossupressão e permanecer saudáveis o suficiente para desempenhar a sua função. Este é um marco fundamental para nós”, disse Shuvo Roy, PhD, membro do Departamento de Bioengenharia e Ciências Terapêuticas da UCSF, um departamento conjunto das Escolas de Farmácia e Medicina da UCSF. “Com base nestes resultados, podemos agora concentrar-nos na ampliação do biorreator e combiná-lo com o componente de filtração do sangue do rim artificial”
p>ProjectoUCSF-Vanderbilt Kidney visa eliminar a diálise
Nunca 750.000 americanos – e dois milhões de pessoas em todo o mundo – são tratados para doenças renais em fase terminal (DRES), e as taxas de doenças renais estão a crescer rapidamente, levando a uma escassez urgente de rins para transplante. A partir de 2016 havia apenas 21.000 rins dadores disponíveis para transplante nos EUA numa lista de espera de quase 100.000 e estendendo-se de cinco a dez anos.
A maioria dos pacientes que aguardam um transplante renal sobrevivem através de tratamentos de diálise longos e pesados várias vezes por semana para eliminar toxinas do seu sangue, mas a diálise não substitui muitas funções renais essenciais e, em média, apenas 35 por cento dos pacientes de diálise permanecem vivos após cinco anos. A diálise e outros tratamentos de diálise, que são universalmente cobertos pelo Medicare, custaram 35 mil milhões de dólares em 2016, representando 7% do orçamento anual do Medicare.
O Projecto Rim é liderado pelo nefrologista William H. do Centro Médico da Universidade de Roy e Vanderbilt. Fissell, MD, que há mais de uma década vem trabalhando para desenvolver um rim bio-artificial implantável com o objectivo de eliminar a diálise e aliviar a escassez de rins doadores.
O dispositivo implantável que está a ser desenvolvido pelo The Kidney Project consiste em dois componentes: um sistema de filtração do sangue chamado hemofiltro, que remove toxinas do sangue, passando-o através de membranas de silicone fabricadas com poros à escala nanométrica de forma precisa; e um biorreator, que contém células renais humanas cultivadas destinadas a desempenhar outras funções renais, tais como manter um volume de fluido e pressão sanguínea adequados, ajustar os níveis de sal, e produzir hormonas essenciais.
De acordo com estudos promissores em grandes animais, o sistema de hemofiltração do Projecto Rim aguarda actualmente a aprovação da FDA para um ensaio clínico inicial, a fim de avaliar a sua segurança. A tecnologia do biorreator foi testada em experiências laboratoriais, mas até agora não tinha sido implantada em animais.
Bioreactor contendo células renais humanas implantadas em suínos sem reacção imunitária ou coágulos sanguíneos
Na apresentação da Semana dos Rins do The Kidney Project de 7 de Novembro, Rebecca Gologorsky, MD, uma colega da equipa da UCSF Surgical Innovations Fellow, mostrará como as membranas de silicone dentro do bioreactor implantado protegem as células renais humanas fechadas do sistema imunitário do hospedeiro, mantendo as células imunitárias e as proteínas do sangue fora do dispositivo.
“Tem sido um santo graal das terapias de transplante encontrar formas de evitar a necessidade de medicamentos imunossupressores para toda a vida que são frequentemente necessários para evitar a rejeição imunológica”, disse Roy. “Estes medicamentos não só expõem os pacientes a infecções e outros efeitos secundários prejudiciais, como também demonstraram prejudicar directamente as células e órgãos transplantados, corroendo o benefício terapêutico dos transplantes ao longo do tempo”
Outro benefício fundamental de evitar a imunossupressão é o seu custo para os pacientes, diz Roy: “Medicare cobre actualmente a diálise para toda a vida, mas os medicamentos imunossupressores estão cobertos apenas durante os primeiros três anos após o transplante. Muitos pacientes que recebem transplantes renais acabam por perder o novo órgão por não terem capacidade para pagar os medicamentos imunossupressores necessários para o manter saudável”
A equipa de Roy também concebeu cuidadosamente o protótipo do biorreator para evitar o desencadeamento de coágulos sanguíneos que poderiam levar a embolia pulmonar ou AVC, um grande desafio enfrentado por todos os pacientes com implantes médicos a longo prazo. Conseguiram-no através do revestimento dos filtros de membrana de silicone que contactam o sangue com moléculas biologicamente amigáveis e da engenharia do dispositivo para evitar o fluxo turbulento do sangue que também pode desencadear a coagulação.
“Não pudemos utilizar os revestimentos padrão de membrana de silicone que foram desenvolvidos para válvulas cardíacas, cateteres, e outros dispositivos porque são tão espessos que bloqueariam completamente os poros das nossas membranas de silicone”, disse Roy. “Uma das nossas realizações foi engendrar uma química de superfície adequada nas nossas membranas de silicone que as faça parecer biologicamente amigáveis ao sangue”
Os resultados, diz Roy, demonstram o progresso em direcção à esperada “trifecta” clínica do The Kidney Project: um dispositivo alimentado pelo coração que funciona sem pilhas ou outras ligações externas que poderiam introduzir risco de infecção, e que pode limpar o sangue sem medicamentos anti-rejeição ou anticoagulantes sanguíneos.
Os investigadores pretendem agora aumentar o protótipo do biorreator para conter mais células, a fim de testar se o dispositivo implantado pode complementar a função renal em animais com insuficiência renal, com o objectivo final de, eventualmente, transferir o dispositivo para ensaios de segurança humana.
“O avanço de uma terapia celular complexa como esta na clínica não será uma tarefa trivial – por exemplo, exigirá investimentos substanciais na produção e caracterização de células em instalações GMP controladas para evitar qualquer possibilidade de contaminação”, disse Roy. “Agora confirmamos que estamos no caminho certo para avançar com estes esforços”