TRASPLANTE PRENATAL DE CELULAS PLURIPOTENCIALES Y TERAPIA GENICA

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Autor:
Daniel V. Surbek
Columnista Experto de SIIC

Artículos publicados por Daniel V. Surbek

Recepción del artículo: 2 de abril, 2002

Aprobación: 6 de mayo, 2002

Primera edición: 7 de junio, 2021

Segunda edición, ampliada y corregida: 7 de junio, 2021

Conclusión breve
El trasplante prenatal de células precursoras hematopoyéticas constituye una potencial solución para numerosas enfermedades congénitas, pero hasta la fecha sólo ha cristalizado resultados en el tratamiento de las enfermedades inmunológicas.

Resumen

Clasificación en siicsalud
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Especialidades
Principal: Obstetricia y Ginecología,
Relacionadas: Pediatría,

TRASPLANTE PRENATAL DE CELULAS PLURIPOTENCIALES Y TERAPIA GENICA

(especial para SIIC © Derechos reservados)

Artículo completo
RESUMEN

El trasplante prenatal de células pluripotenciales hematopoyéticas representa una gran promesa para el tratamiento de una variedad de enfermedades congénitas graves. Esta promesa se ha visto cumplida, hasta ahora, sólo para las enfermedades inmunológicas. Los principales obstáculos para el éxito son el rechazo de los injertos y la falta de ventaja competitiva de las células pluripotenciales del donante versus las del huésped, lo cual impide la estabilidad del trasplante en el huésped. Varias estrategias están siendo exploradas para solucionar estos problemas; algunas de ellas han sido exitosas en estudios con animales. La terapia génica prenatal, ya sea utilizando células hematopoyéticas autólogas transducidas ex vivo o impactando directamente sobre los genes fetales intraútero, es otro potencial acercamiento al tratamiento de los fetos receptores inmunocompetentes. Pese a que esto ha sido factible en modelos animales, persisten las dudas acerca de la seguridad de la transducción de células germinales fetales o células maternas. Más importantes aún son los aspectos éticos que involucran el trasplante prenatal de células pluripotenciales y la terapia génica, los cuales deben ser abordados y tenidos en cuenta en los protocolos clínicos. Palabras clave: trasplante penatal de células pluripotenciales, células pluripotenciales hematopoyéticas, terapia génica fetal. ABSTRACT

Prenatal hematopoietic stem cell transplantation holds much promise for the treatment of a variety of severe congenital diseases. This promise has been fulfilled so far only in immunological diseases. The main obstacles to success are graft rejection and lack of competitive advantage of donor versus host stem cells, preventing stable engraftment. Several strategies are being explored to overcome these problems; some of them have been successful in animal studies. Prenatal gene therapy, using ex-vivo transduced autologous hematopoietic cells or direct gene targeting in-utero, is another potential approach in the treatment of immunocompetent fetal recipients. Although this has been shown to be feasible in animals models, safety concerns regarding transduction of fetal germ cells or maternal cells remain. Most importantly, ethical issues of prenatal stem cell transplantation and gene therapy need to be addressed and accounted for in clinical protocols. Key words: prenatal stem cell transplantation, hematopoietic stem cells, fetal gene therapy. INTRODUCCION

Durante los últimos 25 años se han hecho grandes progresos en el diagnóstico prenatal de enfermedades congénitas utilizando técnicas no invasivas e invasivas. Muchas enfermedades congénitas pueden ser ahora diagnosticadas tempranamente en el embarazo a nivel molecular tomando muestras de las vellosidades coriales. Sin embargo, si una enfermedad congénita grave es diagnosticada al inicio de la gestación, muchos padres optan por la interrupción del embarazo dado que no existe una opción terapéutica efectiva. El trasplante prenatal de células pluripotenciales hematopoyéticas (CPH) es una opción promisoria para tratar con éxito a los fetos afectados por enfermedades genéticas, incluyendo en ellas a los trastornos hematológicos, inmunológicos y metabólicos. Recientemente se ha logrado el éxito clínico. Este, sin embargo, se limita a las enfermedades en las cuales el feto presenta una inmunodeficiencia grave. Este artículo pretende brindar una visión global de la experiencia en animales y humanos, y ayudar a identificar las estrategias que permitirán vencer los obstáculos existentes. BASES DEL TRASPLANTE INTRAUTERINO

El trasplante posnatal de células pluripotenciales hematopoyéticas constituye un tratamiento exitoso para muchas enfermedades genéticas del sistema hematopoyético e inmunológico, así como para ciertas tesaurismosis. Sin embargo, la falta de un donante HLA-compatible, el rechazo del trasplante (enfermedad injerto versus huésped) y la morbilidad asociada con la mieloablación e inmunosupresión representan desventajas mayores. Más aún, la enfermedad a menudo conduce a un daño orgánico preexistente adquirido durante la vida prenatal.La fisiología del desarrollo de los sistemas hematopoyético e inmunológico en el feto humano ofrece una oportunidad teórica de solucionar estos problemas mediante el trasplante prenatal de células pluripotenciales:¹
Durante la gestación temprana, hasta el final del primer trimestre, el feto es inmunológicamente inmaduro, lo cual obvia teóricamente la necesidad de lograr coincidencia HLA respecto de las células del donante y de obtener la inmunosupresión del receptor. La tolerancia donante-específica puede ser inducida en el feto por mecanismos tales como la deleción clonal, la cual se halla regulada por el microambiente tímico fetal.
La ontogénesis hematopoyética se caracteriza por una secuencia cronológica de cambio de sitios desde el saco vitelino y la región mesonéfrica aorto-gonadal hasta el hígado fetal durante las primeras etapas de la gestación, y posteriormente hacia la médula ósea fetal. Antes del segundo trimestre del embarazo, la médula ósea se encuentra relativamente vacía, permitiendo el poblamiento medular por parte de las células de donante sin la necesidad de efectuar mieloablación previa al trasplante.
Una ventaja adicional es el ambiente estéril y protector del medio intrauterino.
Si el trasplante intrauterino de células precursoras se lleva a cabo exitosamente, éste tiene la facultad potencial de prevenir el desarrollo de daños orgánicos prenatales irreversibles provocados por la enfermedad. En general, cada enfermedad susceptible de ser tratada mediante trasplante medular posnatal, y que pueda ser diagnosticada antes del nacimiento, es potencialmente pasible de tratamiento a través del trasplante intrauterino de células hematopoyéticas pluripotenciales. EXPERIENCIA CLINICA

Hasta la fecha se han informado casi 40 casos de trasplante de CHP, un tercio de los cuales ha sido llevado a cabo para tratar enfermedades del sistema inmune, incluyendo inmunodeficiencia combinada severa (SCID) o la enfermedad granulomatosa crónica.² Los restantes casos incluyeron fetos afectados por isoinmunización Rh, hemoglobinopatías o enfermedades de depósito (por ejemplo, el síndrome de Hurler). Se utilizaron diferentes fuentes de células pluripotenciales de donante (médula ósea materna, paterna o de hermanos, y células de hígado fetal) con o sin depleción de células T/enriquecimiento de células CD34+. La edad gestacional de los receptores oscilaba entre las doce y las treinta semanas, y en algunos casos se efectuaron trasplantes múltiples. Se obtuvo adaptación clínicamente significativa de los trasplantes en fetos afectados por deficiencias severas del sistema inmune. Dos informes recientes de fetos con SCID vinculado al cromosoma X demostraron el éxito del tratamiento, por observarse en ambos quimerismo dividido persistente (células de donante T y NK, y células B del huésped) luego del nacimiento, y porque no necesitaron mayores tratamientos.^3,4 En contraste, no se obtuvo adaptación estable o clínicamente significativa de los trasplantes en fetos inmunocompetentes, pese a que pudo demostrarse microquimerismo y tolerancia donante-específica en algunos casos.En síntesis, no se ha podido lograr hasta la fecha una adaptación estable de los injertos en huéspedes inmunológicamente competentes sin mieloablación. Esto puede deberse a la falta de ventajas competitivas de las células hematopoyéticas de donante sobre las células huésped en los nichos de la médula ósea, o puede ser atribuible al rechazo del injerto por parte del huésped, por ejemplo, a través de las células NK. ESTRATEGIAS RECIENTES

Las estrategias actuales para mejorar la adaptación de las células de donante se basan en la mayor comprensión de la biología de los trasplantes intrauterinos, obtenida de los experimentos en animales y la experiencia con humanos.
Cronología del trasplante. Este es un aspecto importante en fetos inmuno competentes. La edad gestacional a la cual se cree que el feto es inmunoincompetente, y por tanto incapaz de rechazar la antígenos extraños, es antes de las catorce semanas, y aún antes.
Fuentes de células pluripotenciales. Cierta evidencia sugiere que las células pluripotenciales fetales del hígado fetal o de la médula ósea fetal pueden ser mejores que las provenientes de fuentes adultas tales como la médula ósea o sangre periférica. Existen, sin embargo, impedimentos mayores que involucran la utilización del hígado fetal o las células de médula ósea, incluyendo aspectos éticos, el riesgo de infección en el receptor y la limitada cantidad de células disponibles del mismo donante. La sangre de cordón umbilical es una importante fuente de células fetales que posee, además, otras favorables características.⁵
Dosis de células de donante. En el modelo fetal de oveja existe un incremento dosis dependiente del nivel de aceptación del injerto, que parece alcanzar una meseta por encima de cierta dosis. Sin embargo, la evidencia obtenida de los experimentos de trasplantes posnatales en ratones sugieren que grandes dosis de células de donante pueden ser beneficiosas porque incluso podrían desplazar a las células huésped de sus nichos en la médula ósea. Recientemente, esta estrategia resultó exitosa en el tratamiento de la mucopolisacaridosis tipo VII neonatal en ratones que habían sido trasplantados con una megadosis de células pluripotenciales sin mieloablación. Aún más, especialmente en casos de injertos administrados en altas dosis, el número de células T de donante resulta crítico: mientras que dosis demasiado altas pueden conducir a enfermedad injerto versus huésped perinatal, una cierta cantidad titulada de células T de donante puede actuar como ayuda para lograr la aceptación del injerto, tal como ha sido demostrado recientemente en primates. En los humanos, los trasplantes repetidos intrauterinos, separados entre sí por intervalos de una o dos semanas, han sido utilizados exitosamente y proporcionan más apoyo en favor de la adaptación competitiva y la proliferación de las células hematopoyéticas de donante dentro del microambiente estromal del huésped.
Vía de administración. No está claro si la inyección endovenosa, más que la intraperitoneal, logra una presencia mayor de células donantes en el microambiente hematopoyético del órgano blanco en el hígado fetal y la médula. Aunque sea más favorable, la vía endovenosa utilizada antes de las doce semanas de gestación presenta problemas técnicos mayores,⁶ por lo que la vía de intraperitoneal es preferida por la mayoría de los investigadores. Sin embargo, se desconoce en qué medida las células trasplantadas ingresan a la circulación y alcanzan el órgano blanco.
Modificación del injerto mediante cotrasplante de células del estroma donante-específicas y/o factores de crecimiento. Esta estrategia se basa en la asunción de que la interacción entre las células hematopoyéticas y las células del estroma, la cual es necesaria para la adaptación al huésped así como para la proliferación de las CHP, se encuentra -al menos en parte- restringida a las células HLA compatibles. Las células del estroma cotrasplantadas del mismo donante mejorarían de este modo el apoyo a las células hematopoyéticas del donante. Se ha confirmado en la actualidad en el modelo fetal alogénico de oveja que el cotrasplante mejora persistentemente la aceptación de los injertos de células donantes así como el nivel de células donantes circulantes en el receptor.⁷ La adición de factores de crecimiento hematopoyéticos específicos para mejorar la aceptación de los trasplantes de células de donante puede ser una opción, la cual ha sido avalada por evidencias experimentales recientes.
Condicionamiento fetal. El propósito del condicionamiento fetal es proveer una ventaja selectiva a las células de donante mediante la supresión de la interacción entre las células hematopoyéticas y las del estroma, utilizando una ablación «mínima» de la hematopoyesis del huésped antes del trasplante. La evidencia experimental sugiere que el agregado de anticuerpos bloqueantes específicos con el fin de mejorar la aceptación de los injertos de células de donante puede ser una opción válida para mejorar la capacidad competitiva de las células de donante.⁸ En los ratones, puede lograrse la adaptación de los injertos de células pluripotenciales no pareadas según el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC), así como tolerancia a la inducción sin utilizar un régimen ablativo, empleando un bloqueo coestimulatorio simultáneo mediante la administración de anti-CD 154 monoclonal y anticuerpos anti-CTLAIgG que conduce a la deleción clonal periférica y central. Los inmunosupresores tales como los glucocorticoides, las globulinas anti-timocito (ATG), la ciclosporina, los regímenes a bajas dosis de citotóxicos o la irradiación pueden resultar exitosos en cuanto al mejoramiento de la adaptación de las células de donante.⁹ Existen al respecto datos recientes provenientes de experimentos con primates utilizando betametasona intraperitoneal y ATG antes del trasplante intrauterino. Sin embargo, los efectos colaterales tóxicos o teratogénicos de algunos de estos agentes pueden ser un obstáculo para su uso en el feto que se encuentra en rápido desarrollo, especialmente durante el primer trimestre.
Microquimerismo, inducción de tolerancia y refuerzo postnatal. Se ha logrado un microquimerismo persistente en varios modelos animales así como en seres humanos luego del trasplante intrauterino de células pluripotenciales. Se ha observado asimismo tolerancia donante-específica en seres humanos in vitro, así como in vivo en ratones y primates. Como sugieren los datos de otros estudios preclínicos, la tolerancia inducida antes del nacimiento puede ser utilizada para lograr el refuerzo posnatal del trasplante de células pluripotenciales del mismo donante con acondicionamiento mínimo o sin él. Pese a que la evidencia reciente cuestiona el valor clínico de este enfoque, algunos estudios muestran actualmente que aun adaptaciones mínimas de los injertos con bajos niveles de quimerismo pueden conducir a un efecto terapéutico por sobreexpresión de la enzima faltante, como ha sido demostrado recientemente en el modelo de mucopolisacaridosis tipo VII del ratón.
TERAPIA GENICA FETAL

Este es un enfoque completamente diferente para derribar las importantes barreras existentes en cuanto al trasplante prenatal de células pluripotenciales alogénicas. Dos estrategias diferentes para la transferencia de genes están siendo investigadas en la actualidad:
Terapia génica ex vivo. Esta estrategia implica el trasplante autólogo de células pluripotenciales transducidas in vitro. Ha sido llevada a cabo recientemente con éxito en la SCID del neonato.¹⁰
Terapia génica in vivo. La otra posibilidad es transferir un vector portador de genes al feto. Esto último fue realizado con éxito en fetos de oveja.¹¹
Pese a que la terapia génica fetal podría llegar a ser un tratamiento prenatal exitoso para muchas enfermedades,¹² deben sortearse barreras importantes inherentes a la terapia génica en general, principalmente en lo concerniente a la transducción eficiente de las CHP y la expresión a largo plazo de los genes. Además, con la administración directamente al feto del vector transportador de genes, tanto la transducción de la línea germinal como la transducción de células maternas por vía transplacentaria pueden teóricamente tener lugar y deben ser excluidas. Antes de utilizar la terapia génica fetal en el ser humano, esas dos cuestiones han de ser resueltas, al menos parcialmente, así como los aspectos éticos emergentes.¹³ BIBLIOGRAFIA

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