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“CELULAS MADRE ADULTAS:
DEL LABORATORIO A LA CLINICA”
Lluís Orozco Delclós
Doctor en Medicina. Traumatólogo - Cirujano Ortopédico
Robert Soler Rich
Reumatólogo – Esp. Medicina del Deporte
ITRT - Centro Médico Teknon. Barcelona
Conferencia dictada en Donostia el 21 de febrero del 2007
en el marco del ciclo de conferencias “Ciencia en Acción”
organizado por la “Cátedra Sánchez-Mazas”
Dpto. de Filosofía de la Ciencia – Universidad del País Vasco
“Células Madre Adultas”: del laboratorio a la aplicación clínica
CONSIDERACIONES PREVIAS SOBRE LA DIVULGACIÓN CIENTÍFICA
El redactor de este capítulo ha intentado cumplir con el objetivo anunciado en
la tercera edición del curso “Ciencia en Acción” que organizó la Cátedra
Sánchez-Mazas, enmarcada en el Departamento de Filosofía de la Ciencia de
la Universidad del País Vasco:
“…El objetivo de las ponencias de este curso no es tanto hablar de
ciencia, sino dirigirse al público con la idea de familiarizarle con las
prácticas científicas que se desarrollan en determinados ámbitos,
intentando que este se ponga en el papel del investigador. Se trata pues
de que el asistente visualice en lo posible cómo procede el científicomédico en su actividad investigadora…”.
Pues procede empezar diciendo que se mantiene un vivo debate sobre la
conveniencia de informar al público de investigaciones en marcha que tengan
como objetivo la curación de enfermedades refractarias a terapias habituales.
Es razonable pensar que no conviene informar al público hasta el momento en
que se dispongan resultados significativos y trasladables a la práctica
terapéutica rutinaria. Es decir, cuando sea seguro que ya puedan beneficiarse
todos los pacientes susceptibles de ser tratados. Se considera que, en caso
contrario, podrían promoverse falsas esperanzas al colectivo de enfermos que
seguirán siendo incurables1.
Generar falsas o excesivas expectativas es un aspecto que preocupa y en el
que se incide especialmente cuando se habla o escribe sobre las posibilidades
terapéuticas de las llamadas “células madre”. Este un término que a veces
parece que se invoca demasiado alegremente, a modo de aquel “ábrete
sésamo” de Alí Babá que abría mágicamente la puerta del tesoro. Hoy día
nombrar “célula madre” asegura por arte de magia la atención de cualquier
auditorio y sobre todo de los medios de comunicación. No se nos escapa que
su “sobreuso” se asocia a intereses no siempre estrictamente científicos.
1
Articulo 101 del código deontológico:“El médico no tiene que fomentar engañosas
esperanzas de curación ni tampoco promoverá falsas necesidades relacionadas con la salud...”
Ciertamente, quizás podría reclamarse a algunos investigadores que
contuvieran un poco sus ímpetus mediáticos y que moderaran sus
declaraciones públicas hasta obtener resultados firmes, pero nos parece que,
inevitablemente, se generan muchas más expectativas desde los púlpitos
políticos, cuando se anuncian multimillonarias inversiones públicas en I+D y se
construyen aquí y allá grandes edificios de diseño singular destinados a
albergar la investigación en este campo.
Las enormes inversiones se justifican diciendo que las “células madre” serán el
remedio de paradigmáticas enfermedades incurables en un tiempo no muy
lejano y lógicamente, entre los afectados por estas enfermedades y su entorno,
se genera una esperanza proporcional a la multimillonaria inversión anunciada.
Pero por otra parte tampoco parece cosa tan negativa el suscitar esperanzas,
sobre todo si son fundadas. Parece procedente que los investigadores
comuniquemos los estudios que estamos realizando, los logros que vamos
consiguiendo y los fracasos si los hay, siempre y cuando la explicación se ciña
estrictamente a la realidad, sea mesurada y, a poder ser, arbitrada por los
comités de ética a los que se somete toda investigación clínica reglada2.
Debemos asumir que la “globalización” y la actual tecnología de las
comunicaciones, con Internet a la cabeza, imposibilitan en gran parte el
secretismo -nos referimos al secretismo sin ninguna connotación peyorativa
que es el ligado a la proverbial discreción propia de los científicos- y por tanto
siempre será mejor que las noticias se transmitan sin distorsiones y desde
fuentes solventes
Por otra parte la sociedad llamada “civil” que debe soportar, literalmente a
diario, las “recetas” de los “echadores de cartas” y “astrólogos” desde las radios
y televisiones incluidas las públicas, agradece y además tiene derecho a que
de vez en cuando se le informe del estado de las investigaciones que se
desarrollan en los diversos campos de la Medicina. Esta información es
necesaria para que la población en general, sana o enferma, conozca los
esfuerzos que realizan los investigadores y comprenda a que se destinan los
2
Artículo 102 del código deontológico:“El médico podrá comunicar a la prensa y otros medios
de difusión, no dirigidos por médicos, información sobre sus actividades profesionales, siempre
que esta sea verídica, mesurada, discreta, prudente y comprensible”.
recursos dedicados a la investigación, adquiera criterios que le permitan
dilucidar si estos recursos son suficientes, debieran aumentarse, restringirse o
reconducirse hacia otras líneas que quizás la hagan más rentable porqué, al fin
y al cabo, la población a quien se dirige esta información es la misma que
afirmamos es tan madura a la hora de emitir el voto y es la misma población de
la que emanan los políticos que deben tomar estas decisiones. Creo que este
rezonamiento encajaría en la “democratización de la Ciencia”, concepto que
esgrime León Olivé en otra monografia de la Colección Poliedro[1].
Así pues divulgación si pero con la mesura que impone la investigación
reglada. Además debe saberse que, en buena praxis, el “Investigador Principal”
de un ensayo clínico no es libre de divulgar a su antojo el conocimiento ni los
datos obtenidos en su investigación ya que en la misma existen otras figuras
con las que deben acordarse los términos de tal divulgación. Por todo ello
parece adecuado señalar, ya que refleja la forma de proceder del investigador,
que antes de su publicación este texto ha sido remitido al Comité de Ética de
Investigación Clínica y a los Promotores de los ensayos que aquí se citan ya
que estos todavía no han concluido ni sus resultados han sido publicados.
PROLEGÓMENOS
DEL
ENSAYO
CLÍNICO.
ORGANIZACIÓN
Y
ASPECTOS
ADMINISTRATIVOS.
El lector quedaría con una sensación absolutamente errónea de lo que
representa una investigación clínica aplicada si pasáramos directamente a la
descripción de sus aspectos más coloristas y atractivos como son las
avanzadas técnicas quirúrgicas o de laboratorio. Como mínimo conviene
esbozar los requisitos, digamos administrativos, que son ineludibles para poder
iniciar los tratamientos. Como se verá son necesarios para procurar la máxima
seguridad de los facultativos implicados y sus pacientes.
Primero procede una formalización contractual que refleje las funciones y la
relación existente entre las entidades y personas físicas que intervendrán en el
estudio que son muchas y variadas:
- El “Promotor”, que generalmente es una entidad y no una persona
física, es la figura que ejerce la función que indica su nombre. Es
propietario de los datos que se obtengan y primer responsable de todo el
proceso.
- El “Patrocinador” o “Patrocinadores”, son la o las entidades,
públicas o privadas, que aportan fondos o recursos materiales a la
investigación. Sus derechos sobre los datos obtenidos deben acordarse.
En beneficio de la transparencia del estudio corresponde a una buena
práctica que los aspectos económicos sean gestionados por una entidad
sin ánimo de lucro: “Gestora de la Investigación”.
-
“Investigador Principal” y “Co-Investigadores” son los autores
materiales del proyecto, en nuestro caso tanto los cirujanos que actúan
reclutando pacientes y tratándolos quirúrgicamente como los biólogos
responsables de los procesos del cultivo celular y de la biotecnología
utilizada. Los investigadores efectúan también la recogida de los datos,
su posterior análisis y determinan conclusiones.
- El “Monitor” es la figura que auditará los datos obtenidos, comprobará
que sean veraces, se hayan registrado correctamente y expresará en
sus informes las posibles incidencias y desviaciones que se hayan
producido en el protocolo.
- La CRO (Clinical Research Organization) es la compañía experta en el
diseño y desarrollo de ensayos clínicos y actuará asesorando a los
investigadores en la redacción del protocolo y procurando que se
cumplimenten correctamente las hojas de registro de datos. Su
presencia en los ensayos se corresponde a las guías de buena práctica
en la investigación clínica.
Por supuesto los investigadores deben redactar un “Protocolo” del ensayo
clínico. Es el documento principal que plasma la razón de ser del estudio, sus
objetivos, diseño, metodología y análisis previsto de sus resultados así como
las condiciones bajo las que se realizará y desarrollará el ensayo.
También debe confeccionarse un “Cuaderno de Recogida de Datos” para
cada paciente incluido en el estudio. Dentro de este cuaderno son
especialmente importantes las “Hojas de registro de Acontecimientos
Adversos” ya que la evaluación de la seguridad de las nuevas técnicas
ensayadas es prioritaria frente a la evaluación de su eficacia.
El Promotor del ensayo debe contratar una “Póliza de Seguro de
Responsabilidad Civil” específica para el estudio que se pretende realizar ya
que, en caso de siniestro en forma de daños al paciente sujeto del ensayo, los
facultativos no quedarían amparados por su póliza privada o colegial.
El “Protocolo”, acompañado de la “Póliza”, debe presentarse para su
evaluación al “Comité de Ética de Investigación Clínica” (CEIC) del centro
hospitalario correspondiente. Es el órgano que dilucida la corrección de los
criterios que plantea el protocolo y que actúa como supervisor y asesor de los
investigadores durante todo el proceso, tutelando que este se ciña en todo
momento a la norma deontológica y administrativa.
Cuando se trata de estudios multicéntricos todos los protagonistas y gestiones
se multiplican en proporción al número de centros. Cada centro propone el
proyecto a su CEIC aunque será el “CEIC de Referencia” el que concentrará
todas las propuestas de los demás y realizará el dictamen final del proyecto
presentado.
En el mes de mayo del 2004 se promulgó la ley que equipara los productos
celulares procesados a los fármacos y por lo tanto los ensayos clínicos que
efectuamos con células progenitoras procesadas deben someterse al control
de la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios
(AEMPS)3.
El Promotor debe solicitar a la AEMPS que otorgue al fármaco en estudio, en
nuestro caso las células procesadas con bioreactor, la categoría de Producto
en Investigación o (PEI)4. Este es un procedimiento que puede prolongarse
durante bastantes meses y desde luego al final la autorización puede ser
denegada. La Agencia verifica exhaustivamente todos los datos referentes a
otros estudios clínicos anteriores y datos preclínicos del producto. Muy
especialmente se evalúan minuciosamente los niveles de bioseguridad que
ofrece el procedimiento de cultivo “Ex Vivo” en el bioreactor.
Podríamos abrir sucesivos apartados de otros requisitos que deben cumplirse
como son las adecuadas acreditaciones que debe disponer el centro
hospitalario en donde se realiza el ensayo. Por ejemplo la capacidad del centro
3
4
Real Decreto 223/2004, de 6 de febrero
En terminología norteamericana IMPD (Investigational Medical Products and Devices)
para poder realizar procedimientos de obtención por aspirado de médula ósea
debe estar acreditada por la Organización Nacional de Trasplantes.
Así pues para iniciar el ensayo no basta con disponer de una biotecnología
punta o con el entusiasmo de los profesionales que lo llevarán a cabo. Deben
haberse cumplimentado estrictamente los trámites que marca la legislación.
Una vez iniciado el estudio la documentación que se va generando queda a
disposición permanente de las autoridades sanitarias para su control.
Nuestros primeros ensayos clínicos con características piloto los iniciamos a
principios del año 2004 y los sometimos al control de la Organización Catalana
de Trasplantes.
Los estudios piloto se realizan con un número muy reducido de pacientes. Su
objetivo es confirmar la viabilidad y la seguridad del procedimiento en estudio,
algo así como confirmar que lo escrito en el protocolo es realmente realizable.
Lógicamente esta pequeña muestra también proporciona los primeros datos
sobre la eficacia del tratamiento ensayado.
El año 2005 lo dedicamos casi íntegramente a la consecución de la concesión
del PEI5 y, prácticamente iniciándose el 2006, continuamos con los estudios
diseñados en fase I-II y fase III, sometiéndolos al control de la AEMPS.
Los estudios en fase I-II contemplan ya una muestra mayor de pacientes y, al
tiempo que confirman la viabilidad y seguridad del nuevo tratamiento ensayado,
también aportan datos válidos para la confirmación de la eficacia.
Cuando se ensayan tratamientos farmacológicos la fase I correspondería al test
de seguridad que se realizaría con personas sanas voluntarias. Cuando se
ensayan procedimientos quirúrgicos esta opción no es posible por anti ética,
por esta razón hablamos de fase I-II.
La fase III ya se realiza con una muestra mayor de pacientes que se enfrenta o
compara a otra con la que se realiza una técnica quirúrgica habitual. El análisis
estadístico de los resultados debe determinar si la nueva técnica ensayada
supera en eficacia a la clásica. Otra cuestión a valorar finalmente es si el coste
de la nueva técnica se corresponde razonablemente con el beneficio que de
ella se obtiene.
“CÉLULAS MADRE ADULTAS”
5
Concedida la autorización para la investigación (PEI) a Fundación Teknon.
Las “células madre” son células progenitoras capaces de multiplicarse
indefinidamente y diferenciarse hacia distintos linajes celulares -que formarán
tejidos diferentes- con dependencia de las señales biológicas que reciban.
Se ha definido que células con estas características, propias del embrión,
también se encuentran en la sangre del cordón umbilical, en el líquido
amniótico y en todos los tejidos del cuerpo humano adulto, incluidos el corazón
y el cerebro, por esto suelen llamarse “células madre adultas”6.
El número de estas células con capacidad progenitora va disminuyendo con la
edad pero teóricamente no se agotan nunca ya que cuando inician el proceso
de división celular que llevará a la generación de células especializadas, por
ejemplo hacia células formadoras de hueso, siempre se autogenera una nueva
célula que conserva la característica primitiva de “madre” que queda
“aletargada” -en estado G0-. Así permanece hasta recibir un nuevo y adecuado
estímulo que la induzca a multiplicarse y dar lugar a linajes celulares orientados
a regenerar tejidos quizás distintos al anterior, por ejemplo músculo.
Para los científicos es muy atractivo considerar la posibilidad de “recolectar”
estas células, identificarlas, manejarlas a conveniencia en el laboratorio
especializado en terapia celular, multiplicarlas y posteriormente aplicarlas con
intención curativa al mismo paciente que hizo la donación celular con la
intención resolverle una lesión refractaria a los tratamientos habituales.
DEL LABORATORIO A LA CLÍNICA.
Todo parte de la investigación básica que digamos, para entendernos, es la
que llevan a cabo con proverbial discreción los “científicos de laboratorio”. Esta
es la que determina la mejor manera de procesar las “células” y combinarlas
con “biomateriales” que optimicen su forma de aplicación, evalúa su potencial
regenerativo y la seguridad del proceso de forma exhaustiva. Lo hace mediante
experimentos “In Vitro”, en animales o incluso con cálculos matemáticos.
Mediante los datos proporcionados por esta investigación “básica” también se
diseña la compleja biotecnología necesaria para procesar células humanas
destinadas a ser aplicadas en terapia, tecnología a la que se exige requisitos
6
En medios científicos para definir estas células se emplea un término más apropiado: “stem
cells” o “células troncales”.
de
fabricación
muy
estrictos
conocidos
como
normas
GMP
(Good
Manufacturing Practices).
Como se ha dicho sólo se autoriza el salto a la aplicación en clínica humana si
son satisfactorios todos los datos obtenidos en la experimentación “In Vitro” y
en modelo animal y cuando la biotecnología responde a todos los criterios de
seguridad de los estándares farmacéuticos. Por lo tanto las primeras
aplicaciones de un producto celular a pacientes humanos es un paso tanto o
más complejo que la investigación con un nuevo medicamento porqué, al
menos en nuestro caso, la aplicación celular precisa de una acción quirúrgica
que pone en juego todo el arsenal de la “Ingeniería Tisular”.
Parece que el término -“Ingeniería Tisular” o “Ingeniería de Tejidos”- que nada
tiene que ver con lo textil, empezó a utilizarse en 1987 en el marco de una
Reunión de la americana National Sciencie Foundation. El objetivo que se
planteaba en aquella reunión era el “desarrollo de compuestos biológicos y
biomateriales implantables en el cuerpo humano con intención de reparar,
mantener o mejorar la función de órganos o tejidos”. La idea, muy lógica, era
que el progreso pasaba por aunar ciencias diferentes pero tan afines como son
la bioquímica, la biología celular o la biología molecular y la necesidad de
inmersión de las ingenierías en las ciencias de la salud.
Veinte años después la “Ingeniería Tisular” puede considerarse una macro
ciencia multidisciplinaria sin límites, multidisciplinaria como pueda ser la
investigación espacial en la que tan trascendental es la participación del
astrónomo como del informático, del matemático como del astronauta.
Así pues, cuando los cirujanos entran en acción manejando “células madre”,
debe entenderse que se ha realizado durantes años una importantísima labor
previa por parte de investigadores básicos, ingenieros, biólogos, gestores,
autoridades sanitarias … Todos ellos situando la seguridad del paciente como
prioridad absoluta.
Por cierto el paciente también participa de manera muy activa en el estudio ya
que, además de aceptar conscientemente a ser incluido en el mismo, debe
someterse a controles exhaustivos y cumplimentar múltiples cuestionarios que
reflejan tanto su estado físico como de ánimo a lo largo del tiempo que duran
los controles.
Para empezar las aplicaciones terapéuticas todo un sistema planetario debe
estar dispuesto para girar armónicamente alrededor del cirujano y su paciente.
Si se rompe esta armonía, la colisión de los mundos, la catástrofe, están
aseguradas.
Nuestro grupo de trabajo reúne profesionales de distintas especialidades
ubicados en distintos hospitales barceloneses, nos asisten científicos
norteamericanos responsables del desarrollo de la biotecnología punta que
tenemos a disposición para el desarrollo de diversos ensayos clínicos y los
biólogos responsables del manejo de esta biotecnología7.
Conviene decir que esta estructura organizativa, que tiene el privilegio de vivir
en primera persona la innovación que se está produciendo en el campo de la
Medicina, no avanzaría sin una relación constante y fluida y, permítaseme decir
cordial, con otros grupos que trabajan con objetivos similares. En este sentido
las “redes temáticas”, como la red TERCEL, ejercen una función de cohesión
entre distintos grupos investigadores a la vez que procura y gestiona fondos
destinados a favorecer la actividad del colectivo.
7
Centro Médico Teknon, Hospital General de l’Hospitalet, Hospital de Barcelona-SCIAS,
Unitat de Producció Cel-lular del Banc de Sang i Teixits (BST). Aastrom Biosciencies Inc.
(Michigan.USA). Fundación Maurice E. Müller-España. Mútua Universal.
LA RECOLECCIÓN CELULAR
El procedimiento de elaboración del producto celular en estudio es
básicamente el mismo en todos los ensayos que hasta el momento hemos
llevado a cabo. Consiste en “recolectar” “células madre adultas” a partir del
aspirado de un volumen reducido de sangre del hueso de la pelvis aproximadamente unos 80 mL-. Esto supone una intervención inocua, similar a
la que se practica en una biopsia de sangre. Se efectúa bajo sedación general
y anestesia local en los puntos de punción. Las molestias para el paciente son
nulas o mínimas y prácticamente puede regresar a su casa inmediatamente
después y sin ayudas.
La forma con que se realiza la recolección celular mediante aspirado medular
es de la máxima importancia. Nuestras “células madre” se encuentran
literalmente adheridas a las paredes del hueso trabecular y la aspiración debe
lograr despegarlas de su lecho. Si nos limitamos a puncionar el hueso y aspirar
con la jeringa de forma parecida a una punción venosa, esta se llenará de
sangre periférica ya que la punción rompe vasos sanguíneos propios del hueso
trabecular y el hematoma consiguiente ocupa el intersticio trabecular en el
punto de la punción. Puede decirse que podría darse el caso que volumen
aspirado correspondería íntegramente a sangre periférica y no contuviera
ninguna célula progenitora.
La aspiración la realizamos de forma súbita, mililitro a mililitro, procurando que
una brusca presión negativa logre literalmente “arrancar” la célula de su nicho
situado en la pared de la trabécula ósea.
A cada mililitro aspirado se cambia la jeringa. El trocar de punción, que es
biselado, se rota unos 90 grados y va profundizando entre las trabéculas
milímetro a milímetro, de esta forma siempre se recolecta en una zona virgen.
Así
se
repite la operación hasta obtener el volumen
aproximadamente 80 mL.
deseado
de
SELECCIÓN
CELULAR
Y
PROCEDIMIENTO
AUTOMATIZADO
DE
CULTIVO
CON
BIOREACTOR GMP
El producto obtenido se transporta al laboratorio de producción celular (UPE)8
en condiciones estancas y temperatura estable a 4º C.
Allí se inician los procesos de selección celular. Se realiza una técnica clásica
de laboratorio llamada Ficoll, en nuestro caso automatizada.
El Ficoll es un líquido aceitoso que se añade al producto celular recolectado y
el conjunto se somete a centrifugación situando a las células en estratos según
su gradiente de densidad. Los hematíes se van al fondo y el aceite se sitúa
creando una interfase entre el estrato de las células polinucleadas y las
.mononucleadas. Así se logra que en el estrato mononuclear se recuperen más
del 80% de las células mononucleadas del volumen total aspirado.
Se han llevado y se siguen llevando a cabo muchos estudios intentando
evaluar el potencial terapéutico de esta fracción mononuclear aislada. Sin
embargo se sabe que sólo está presente una célula con potencial progenitor
por cada 10.000 a 100.000 células mononucleadas de médula ósea y,
aplicando el criterio “dosis-eficacia”, se estima que debería partirse de un gran
volumen de médula ósea -sobre los dos litros- para conseguir el suficiente
número de progenitoras capaces de lograr un efecto biológico significativo.
Esta estimación se deriva principalmente de los datos obtenidos en
experimentaciones “In Vitro”. Las condiciones de cultivo en laboratorio
proporcionan a la célula un ambiente artificial pero apacible y con nutrientes
asegurados, algo así como la sobreprotección que ofrece el zoológico al animal
cautivo. “In Vivo” las condiciones son muy distintas, las células ya no están al
cuidado del biólogo que maneja los medios de cultivo con proporciones
matemáticas. “In Vivo”
las células progenitoras deberán competir por el
oxígeno, la glucosa y los nutrientes con otras células ajenas al proceso
regenerativo que se encuentran en su mismo ambiente y como consecuencia
muchas perecen en esta competición. Por esta razón se considera que la
eficacia terapéutica se relaciona proporcionalmente con la cantidad pero
también con la calidad o cualidades particulares de las células progenitoras que
aplicamos.
Últimamente se han comercializado dispositivos que permiten el centrifugado
en el mismo quirófano del aspirado de médula ósea y obtienen un estrato en el
8
En nuestros estudios: Unitat de Producció Cel-lular. Banc de Sang i Teixits (BST), del SCS.
que tienden a situarse las células mononucleadas. Esta fracción que se aplica
con fines terapéuticos supone sólo una recuperación mononuclear de un 20%
dado que no se aplica ninguna técnica de laboratorio más avanzada como el
Ficoll. Con independencia de los resultados que puedan obtenerse con este
tipo de producto que técnicamente viene clasificarse como autoinjerto, parece
totalmente inadecuado invocar su potencial terapéutico por su contenido en
“células madre”.
Tras la selección celular se inoculan 250x106 células mononucleadas al
bioreactor de características GMP9 en el que se seguirá un proceso de cultivo
automatizado que durará 12 días.
El corazón del bioreactor que tenemos a disposición es una “cassette” que se
desecha en cada proceso. Mide aproximadamente medio metro cuadrado. Es
una biocámara estanca que mantiene una concentración de oxígeno y gases
constante auto controlada informáticamente. Una membrana plástica se
extiende a todo lo ancho de la biocámara y ofrece la superficie adecuada para
recibir y retener las células progenitoras que poseen una alta capacidad
adherente. En esta superficie se irán depositando las nuevas células fruto de la
proliferación y la sustancia extracelular generada por estas.
El bioreactor perfunde automáticamente el medio de cultivo y lo renueva
continuamente ya que circula una sola vez por la biocámara –“single pass
perfusión”-.
El flujo del medio sobre las células se realiza con una velocidad variable que
depende del tiempo en cultivo transcurrido. Los primeros días la velocidad de
circulación es muy lenta y se acelera a medida que las células proliferan,
precisan más nutrientes y generan más citocinas y detritus por lo que conviene
aumentar tanto el nivel de nutrientes con intensificar el efecto lavado.
Durante el tiempo que dura el cultivo no interviene en absoluto la mano
humana. El sistema informático controla todo el procedimiento. Los biólogos se
limitan a tomar algunas muestras para controlar cualquier anomalía o
contaminación.
9
El bioreactor Aastrom Replicell System® ha sido desarrollado por Aastrom Biosciencies Inc
(Michigan–USA)
El resultado del procedimiento es la promoción -expansión- de células
progenitoras de linajes mesenquimales y la inhibición de la proliferación de
otros linajes como el hematopoyético que en principio no nos será útil para el
objetivo regenerativo de los tejidos que trataremos.
A los doce días se recolectan las células cultivadas. Dadas sus propiedades
adherentes debe realizarse un procedimiento de tripsinización que logra
“despegar” las células de la superficie plástica y las vierte en un depósito.
La cassette, la biocámara, se desecha siguiendo las normas habituales para
residuos biológicos.
Siguen procesos de lavado y concentración celular para finalmente ser ofrecido
el producto a los cirujanos en una bolsa que contiene células en suspensión en
un volumen de 5 a 15 mL de Normosol, líquido apropiado para la supervivencia
durante el transporte y la aplicación.
En esta forma llega al quirófano la “sopa de células madre”, producto celular
que recibe el nombre comercial de “Tissue Repair Cells (TRC) ®10”.
Mirando al futuro la aportación que aportan los bioreactores automatizados es
fundamental para el desarrollo de la terapia celular. La ausencia de
manipulación humana aumenta la fiabilidad y asegura la reproductibilidad de
los procesos de cultivo celular. En caso que la técnica demostrara
definitivamente su eficacia, la tecnología de los bioreactores permitiría crear
auténticas factorías celulares capaces de elaborar cultivos a gran escala.
CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO CELULAR EN ESTUDIO
La caracterización del producto TRC mediante citometría de flujo evidencia un
considerable aumento de células que expresan marcadores progenitores
mesenquimales respecto a la muestra de células mononucleadas inoculadas
en el bioreactor. Aproximadamente las cifras obtenidas multiplican por 30 o 40
las
células
mesenquimales
inicialmente
inoculadas
en
el
bioreactor.
Especialmente interesante es el aumento considerable de la presencia de
células que expresan marcadores Thy1+, CD14-. Según experimentaciones
realizadas “In Vivo” la presencia de células con estos marcadores progenitores
se correlaciona exponencialmente con la formación de tejido óseo. Los análisis
10
Tissue Repair Cells = Células Reparadoras de Tejidos, es marca registrada por Aastrom
Biosciencies.
también evidencian la expansión de células que expresan marcadores
progenitores
endoteliales que debe leerse
como
células
potentes e
indispensables para procurar la formación de nuevos vasos sanguíneos.
Estudios efectuados por Aastrom Biosciencies con TRC transfectadas
demuestran que una vez implantadas las células sobreviven en gran parte y
participan en el tejido regenerado ya que se integran en su estructura.
La seguridad va constatándose a medida que se incrementan los ensayos con
TRC. En la década pasada ya se aplicó como terapia adyuvante del cáncer,
infundiendose por via venosa a pacientes que habían sido sometidos a terapias
mieloablativas
o
mielotóxicas
por
cáncer
de
mama
y
linfomas
no
hodkingnianos. El objetivo era la reconstitución del estroma de la médula ósea
y, con independencia de haber obtenido resultados satisfactorios, no se
registraron efectos adversos ni complicaciones atribuibles al producto en
estudio [2].
EL “CARRIER”. LA IMPORTANCIA DEL SOPORTE CELULAR.
En el acto quirúrgico las TRC se mezclan con gránulos de un biomaterial
poroso y reabsorbible -fosfato tricálcico- que actúa como soporte sólido de las
células, como “carrier”. Al conjunto células-gránulos se le añade un volumen
de plasma autólogo que, una vez coagulado, compacta el conjunto
confiriéndole una consistencia gelatinosa que facilita mucho su aplicación al
tiempo que impide que se pierdan células en el trasiego que supone este
acto11. Es así como las células son aplicadas al mismo paciente que donó la
médula ósea de su pelvis dos semanas atrás.
El concepto “carrier” es fundamental. Las células deben ser soportadas, en un
biomaterial que posibilite su aplicación y deben quedar retenidas en el lugar en
que se aplican. El biomaterial, que puede ser de síntesis u orgánico, debe
presentar
una
composición
y
estructura
adecuadas
a
la
anidación,
supervivencia. y proliferación celular. Es importante el tamaño y número de
11
El plasma se obtiene y prepara dentro del mismo acto quirúrgico. Se parte de unos 40 mL de
sangre periférica. Esta se centrifuga creando unos gradientes de densidad que determinan
fracciones en donde se sitúan por estratos hematíes, leucocitos, plasma rico en plaquetas y
plasma pobre en plaquetas. En nuestro caso, por razones metodológicas, utilizamos el plasma
sobrenadante pobre en plaquetas. La coagulación del plasma se activa mediante adición de
cloruro cálcico [3-4].
poros así como el índice de reabsorbilidad. Este último es un concepto que
debe tenerse muy presente si se pretenden resultados óptimos.
Haciendo un símil el “carrier” debe comportarse como el cimbrado en la
construcción de un arco de medio punto románico. La estructura de madera
provisional permitía contener las piedras talladas configurando el arco. Cuando
estaban colocadas el cimbrado se retiraba, el arco quedaba expuesto
mostrando toda su esbeltez y permitiendo la circulación de agua o personas
bajo el mismo.
Si el biomaterial no se reabsorbe o tiene unas características que dificultan su
reabsorción, el tejido regenerado no podrá ocupar su espacio y de algún modo
la regeneración será defectuosa o incompleta. Algo así como si los
constructores del arco románico no hubieran retirado el cimbrado tras su
construcción.
Por el momento nosotros elegimos como carrier gránulos de fosfato tricálcico-β
que presentan un alto grado de reabsorbilidad y un grado de porosidad
adecuada con tamaños superiores a 200µ.
Componente fundamental de nuestra ingeniería es el plasma que obtenemos a
partir de un pequeño volumen de sangre del mismo paciente. Aprendimos esta
técnica, que consideramos gran responsable de los buenos resultados que
hemos obtenido, de los vitorianos Eduardo Anítua especialista en implantología
dental y el cirujano traumatólogo Mikel Sánchez [3-4] .
El plasma nos ayuda a compactar el conjunto “TRC-gránulos”, evitando
pérdidas celulares y facilitando al máximo la manipulación ya que proporciona
una consistencia gelatinosa. Al mismo tiempo aportan a las células un soporte
en forma de malla de fibrina, rica en nutrientes fundamentales para la viabilidad
celular.
El bioinjerto debe preservar la viabilidad de las células que contiene y favorecer
al máximo su vascularización. Pensamos que es muy importante la forma en
que se aplica en el foco lesionado. Si se comprime excesivamente se
provocará una compactación excesiva de los gránulos impidiendo desde el
primer momento el aporte de nutrientes al centro del bioinjerto y más tarde la
revascularización del mismo.
ESTUDIOS
DE REGENERACIÓN ÓSEA CON
“CÉLULAS
MADRE ADULTAS” DE MÉDULA
ÓSEA EXPANDIDAS CON BIOREACTOR.
La cirugía que proponemos se mueve en el ámbito de la “ingeniería tisular”
porqué
se
trata
inteligentemente
los
de
conjugar
tres
técnicas
fundamentos
de
interdisciplinarias
la
regeneración
y
aplicar
ósea:
la
osteoconducción, la osteoinducción y la osteogénesis, esta última de forma
innovadora, ya que ahora, apoyados en biotecnología avanzada, podemos
hacer uso del potencial terapéutico de las células progenitoras autólogas.
A día de hoy el “Patrón Oro” de los injertos óseos sigue siendo el autoinjerto de
hueso esponjoso porqué por definición configura el ideal de material
osteoconductor, osteoinductor por su contenido en proteínas morfogénicas y
ostegénico por su contenido en células progenitoras. Sin embargo el discurso
actual en los medios quirúrgicos y académicos no va muy a favor de su
utilización. El volumen de autoinjerto a disposición es lógicamente limitado y no
es viable su aplicación en intervenciones en las que se necesite gran cantidad
del mismo. Por otro lado el acto quirúrgico de la toma del injerto supone un
tiempo de cirugía añadido al procedimiento quirúrgico principal y una morbilidad
asociada con tasa de complicaciones no despreciable. Además de los
problemas cosméticos y patología de la cicatriz, existe la posibilidad de
producción de lesiones iatrogénicas como la lesión del nervio cutaneous
femoris lateralis, fractura del ilíaco, hematoma, osificaciones heterotópicas,
infección, persistencia de dolor en la zona dadora u efectos colaterales que
ocurren en el 30% de los casos [5]
Por estas razones actualmente se promueve recurrir al aloinjerto congelado o
liofilizado que, aún siendo acelular, aportaría estructura y inductores (BMPs).
Ciertamente el aloinjerto de hueso congelado o liofilizado soluciona el problema
de la morbilidad ya que se evita la toma de injerto del paciente lesionado.
Además los bancos de tejidos suelen tener disponibilidad de este producto y no
presenta sea cual sea el volumen de injerto requerido. Sin embargo en casos
clínicos graves en que se precisa un potencial regenerativo importante el injerto
acelular resultará casi siempre insuficiente.
Un primer estudio12 con características de piloto y la intención de regeneración
ósea, lo realizamos, bajo el control de la Organización Catalana de Trasplantes
(OCATT), en 5 pacientes edéntulos que presentaban un maxilar superior
atrófico y precisaban su elevación para posibilitar el alojamiento de implantes
dentales atornillados.
Los datos obtenidos fueron valiosos ya que en el mismo paciente se aplicaba el
bioinjerto con TRC y en la arcada contralateral sólo el biomaterial compactado
con plasma (como se hace habitualmente). Además la zona correspondiente a
las piezas dentales centrales (incisivos y caninos) no precisaban elevación ni
injerto por lo que se tuvo ocasión de obtener biopsias de las tres zonas en el
momento de efectuar los implantes 5 meses después de realizado el injerto.
La histomorfometría fue positiva en el sentido que la zona injertada con TRC
presentaba mayor trabeculación y mayor celularidad osteoblástica en el
depósito de matriz extracelular que las zonas control. Sin embargo quedó claro
que el biomaterial utilizado no fue el mas adecuado si se pretendía aprovechar
al máximo el efecto regenerativo que proporcionan las células progenitoras. En
este caso se utilizó como carrier una hidroxiapatita, biomaterial con
características de resistencia muy favorables pero con un índice de
biorreabsorbilidad muy bajo. Por lo tanto la zona ocupada por el biomaterial no
fue sustituida por tejido regenerado. Es el caso del citado ejemplo del
“cimbrado” que no se retiró tras la construcción, impidiendo la correcta función
del arco que precisamente ayudó a construir.
El “modus operandi” de los investigadores es analizar estos datos y corregir la
composición del “carrier” en futuros ensayos si se considera conveniente.
No se trata pues de disponer de “células madre” y aplicarlas diríamos
simplemente. Obsérvese que los investigadores, en este caso necesariamente
cirujanos, precisan y actúan con otros elementos que deben conjugar
correctamente con las células y que la investigación misma debe procurar ir
optimizando.
Otro estudio piloto13, en este caso multicéntrico14, se orientó al tratamiento de
las pseudoartrosis diafisarias no hipertróficas, es decir a fracturas no
12
Promotor del Ensayo: Instituto de Cirugía Maxilofacial Hernández Alfaro – Centro
Médico Teknon.
13
Promotor del Ensayo: Hospital General de l’Hospitalet
consolidadas por fallo biológico y en cuyo tratamiento se exige el aporte de
injerto óseo.
Se incluyeron 6 casos. Alguno de ellos presentaba un auténtico carácter
avascular y atrófico del foco pseudoartrósico y siguió una evolución
especialmente satisfactoria evidenciando la consolidación en tiempo inferior a
los cuatro meses. Todos ellos curaron en un tiempo máximo de 6 meses y tras
el control preceptivo de 2 años no se registraron efectos adversos atribuibles al
producto celular injertado.
Siguiendo este mismo modelo continuamos con el estudio de 10 nuevos casos
bajo el control de la AEMPS. Todos han sido tratados pero siguen los controles
preceptivos hasta cumplimentar los 2 años de seguimiento. Por el momento no
hemos registrado por el momento ningún efecto tóxico ni adverso relacionado
con el producto celular. En nueve de los casos se ha constatado la eficacia del
producto celular en estudio, aunque es posible que no todos acaben curando:
Sólo en uno de los diez no se ha observado ningún indicio regenerativo. Cabe
decir que se trataba de una clavícula con un defecto diafisario de 4 centímetros
[6].
En varios hospitales de EUA se ha desarrollado un estudio de pseudoartrosis
paralelo incluyendo unos 40 pacientes. Las cifras de eficacia comunicadas
superan el 80%.
Aunque el producto celular TRC llegue a demostrar una alta eficacia tardará
aún algún tiempo en poder ser comercializable. Es imperativo completar los
estudios de los ensayos clínicos y los tiempos de seguimiento. Por el momento
la AEMPS nos autoriza a seguir tratando casos fuera del ensayo clínico, bajo la
fórmula de “Tratamiento de Uso Compasivo”, en casos de pseudoartrosis
recalcitrantes, intervenidas quirúrgicamente en repetidas ocasiones sin llegar a
resolverse. La autorización para este tipo de tratamientos es para cada
paciente en particular, caso por caso, una vez se ha evaluado la
documentación aportada por el equipo investigador.
Recientemente hemos iniciado la terapia de la osteonecrosis de la cabeza
femoral 15 en un ensayo diseñado como fase III, multicéntrico e internacional. El
procedimiento incluye una tunelización hasta el foco necrótico y la implantación
14
15
Hospital General de l’Hospitalet, Centro Médico Teknon, Hospital de Barcelona-SCIAS.
Promotor del Ensayo: Aastrom Biosciencies (Michigan.USA).
del bioinjerto compuesto por TRC, fosfato tricálcico y plasma. Se espera
obtener resultados positivos que así se considerarían si como mínimo de
lograra disminuir el volumen del área necrótica afectado en un 50%.
El diseño de este estudio contempla la inclusión de 10 casos en nuestro centro
hospitalario tras la que se realizaría una primera evaluación de seguridad y
eficacia. Si los resultados son positivos se agregarían al estudio distintos
hospitales europeos y se incluirían hasta un mínimo de 50 casos incluyendo
también casos control en el que sólo se realizaría la tunelización y aporte de
injerto constituido exclusivamente por fosfato tricálcico y plasma, es decir sin
aporte de TRC.
CONSIDERACIONES FINALES
En nuestro caso la función que esperamos que ejerzan las “células madre
adultas” es la revitalización de un foco óseo atrófico y avascular, en ningún
caso se plantean objetivos como la regeneración de una extremidad completa a
modo de la cola cortada de la lagartija, imagen esta que abunda en los
documentales sobre “células madre” y que quizás da una imagen distorsionada
de las posibilidades terapéuticas de la terapia celular.
Los términos que hemos venido empleando “ensayo” o “estudio” definen que
los procesos a que se refieren están en vías de demostrar su beneficio y este
beneficio no puede asegurarse hasta que se han completado las sucesivas
fases que impone el método científico. Sin embargo ahora ya sabemos que
podemos “recolectar”, ”identificar”, “amplificar” y “aplicar” células autólogas con
capacidad progenitora. El procedimiento, que incluye un sistema de cultivo
automatizado, es viable y hasta hoy se ha mostrado seguro. En la mayoría de
casos tratados se ha demostrado una acción terapéutica de las células
aplicadas.
Todo ello alienta a proseguir la investigación y abrir nuevos brazos de la misma
ya que la reconocida versatilidad de las “células madre adultas” permite
plantear su aplicación con intención regenerativa de tejidos distintos al hueso
como el músculo, el tendón, el cartílago o vasos sanguíneos. Estudios al
respecto ya están o se pondrán pronto en marcha.
BIBLIOGRAFIA
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En: La democratización de la Ciencia. Ed. A.Ibarra, Cätedra Sánchez-Mazas.
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Agentes
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Supl.1:22-9.