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Una máquina de hígado que salva vidas
Dado que los hígados humanos y las líneas celulares son extremadamente escasas debido a la escasez de donantes, los investigadores que trabajan para extender la vida de los pacientes con insuficiencia hepática han recurrido al hígado de cerdo en la última década como un método potencial a corto plazo para desintoxicar la sangre humana. Dicho tratamiento podría marcar una diferencia de vida o muerte, permitiendo a un paciente regenerar su propio hígado o encontrar un trasplante.
Desde 1997, unas 200 personas en todo el mundo han sido tratadas con hígados de cerdo enteros, mediante un método costoso y engorroso en el que la sangre de un paciente pasa a través de un hígado de cerdo recién extraído. Aunque algunas personas se han mantenido con vida durante uno o dos días de esta manera, los hígados de cerdo generalmente mueren de dos a seis horas después del procedimiento, destruidos por anticuerpos humanos. Y el proceso es controvertido debido a la preocupación de que los pacientes puedan contraer un virus o microorganismo porcino.
Es por eso que los investigadores han recurrido a las células del hígado de cerdo, llamadas hepatocitos porcinos, en un esfuerzo por crear una nueva clase de máquinas de diálisis hepática. Ahora, la Clínica Mayo en Rochester, MN, está anunciando importantes avances hacia la creación de un dispositivo de este tipo. Su máquina mantiene vivas grupos de células de cerdo mucho más tiempo que la vida útil típica de un órgano disecado completo. Y la sangre humana se separa antes de ingresar a la máquina, lo que reduce la cantidad de glóbulos blancos que de otro modo atacarían las útiles células de cerdo.
[Para ver imágenes de la máquina de diálisis hepática y su proceso, haga clic aquí].
Aunque faltan al menos dos años para los ensayos clínicos en humanos, el investigador principal Scott L. Nyberg dice que su máquina, llamada Hígado Bioartificial de Reservorio Esferoide, fue probada con éxito a fines de 2005 en un estudio preclínico en perros con insuficiencia hepática inducida por fármacos.
Los perros tratados con nuestra máquina vivieron más tiempo y no desarrollaron signos de inflamación cerebral ni muerte cerebral, mientras que los perros de control no tratados desarrollaron estas manifestaciones de insuficiencia hepática, dice Nyberg, quien también es cirujano de trasplantes. Si bien el estudio inicial involucró solo a seis animales, los resultados fueron lo suficientemente alentadores como para que el equipo de Nyberg esté refinando sus dos dispositivos prototipo para realizar más pruebas en perros y primates. Su objetivo final: un dispositivo que pueda mantener vivo a un paciente con insuficiencia hepática durante semanas, incluso meses.
Si todo va bien, el grupo podría realizar pruebas clínicas de Fase I en humanos con insuficiencia hepática aguda en 2008. Queremos extender la vida útil de las células y la duración del tratamiento, dice Nyberg, recordando un caso en el que murió un paciente adolescente 14 horas antes de que se dispusiera de un hígado de donante. Un dispositivo como este podría haberla mantenido con vida solo ese día más.
El dispositivo de hígado de Mayo se parece vagamente a una pecera colocada sobre una plataforma de metal en voladizo. El depósito se llena con un medio líquido altamente oxigenado en el que Nyberg deposita hasta 500 gramos de hepatocitos de cerdo vivo. La sangre del paciente pasa primero a través de membranas que separan los glóbulos rojos y el plasma de los glóbulos blancos más grandes.
El plasma y las células sanguíneas más pequeñas continúan su circuito en un tubo sumergido en la suspensión líquida de células de cerdo agrupadas. El tamaño de los poros de la membrana del tubo permite que la sangre entre y salga de la fibra hueca, mientras que los hepatocitos eliminan la bilis, el amoníaco, la urea y otras impurezas. El tamaño de los poros también bloquea los hepatocitos y cualquier resto de células de cerdo para que no entren en la sangre del paciente.
La máquina utiliza un movimiento de balanceo (15 balancines por minuto) para bañar las células del hígado en nutrientes para que puedan sobrevivir más tiempo y funcionar mejor. En las pruebas con perros, dice Nyberg, las células permanecieron completamente activas en el depósito durante 48 horas seguidas de desintoxicación de la sangre. Dice que ha mantenido las células hepáticas de cerdo metabólicamente viables en el dispositivo hasta por un mes, y no ve ninguna razón por la que los humanos no puedan mantenerse con vida mientras están conectados al dispositivo durante al menos ese tiempo.
Solo por esos logros, Nyberg y el director del laboratorio Bruce Amiot merecen elogios, dice el Dr. Mehmet Toner, profesor de ingeniería biomédica y cirugía en la Escuela de Medicina de Harvard que se especializa en la preservación del tejido hepático. Dado que la oxigenación de las células del hígado es un problema clave para preservarlas en un dispositivo externo, este enfoque es un buen paso adelante, dijo. Nyberg siempre ha sido muy bueno en sus controles y estudios, y las células porcinas son definitivamente mejores que las líneas celulares humanas conservadas tal como estamos ahora.
Toner explica que algunos esfuerzos de investigación en diálisis hepática han utilizado células humanas preservadas criogénicamente, pero esas células pierden la mayoría de sus atributos de limpieza del hígado en el proceso de congelación. Las células humanas vivas son muy difíciles de conseguir debido a la falta de donantes.
Otro aspecto crucial del dispositivo de Nyberg es que estimula a las células del hígado de cerdo a formarse rápidamente en agregados llamados esferoides. A diferencia de las células hepáticas aisladas, que pierden funcionalidad a medida que se aplanan con el tiempo, los esferoides de las células hepáticas, que se asemejan más o menos a un balón de fútbol microscópico, realizan funciones hepáticas vitales a una tasa metabólica mucho más alta. Crear una máquina que pueda mantener vivas y bioquímicamente activas una gran cantidad de células hepáticas es esencial, dice Nyberg, porque solo se ha demostrado que los hepatocitos primarios aislados directamente de un hígado, humano o animal, realizan todas las actividades de purificación necesarias simultáneamente.
La máquina de Nyberg, si tiene éxito, llenaría un enorme vacío tecnológico. En la actualidad, no existen pruebas activas aprobadas por la FDA de ningún dispositivo hepático externo en los Estados Unidos, según la Sociedad Estadounidense de Órganos Internos Artificiales. Mientras tanto, alrededor de 17,000 estadounidenses están en listas de espera para trasplantes de hígado, con menos de 5,000 hígados disponibles anualmente. Unos 40.000 estadounidenses mueren cada año por enfermedades del hígado.
Por supuesto, el de Nyberg no es el único dispositivo de celda de cerdo en proceso. Varios otros laboratorios corporativos y académicos están trabajando en dispositivos, pero Toner dice que el esfuerzo de Nyberg se destaca por la duración de la vida celular y la capacidad general de la máquina para limpiar sangre. Hay una aplicación de nicho vital para el dispositivo porcino en el sentido de que mantiene vivo al paciente mientras se busca el tratamiento o mientras los donantes humanos están disponibles, agrega.
Mientras tanto, otros investigadores están tratando de crear hígados de cerdo modificados genéticamente que podrían trasplantarse a humanos, pero eso sigue siendo lejano y controvertido.
Sin embargo, todos los investigadores están de acuerdo en que el tejido del cerdo es más seguro que el tejido de otros animales porque los humanos tienen relativamente pocas enfermedades en común con los cerdos.