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Capítulo 25

Terapia de Células Madre y Terapia Génica

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Una "célula madre" es un tipo de célula que puede dividirse una y otra vez y producir mas células madre, asi las células descendientes se convierten en diferentes tipos de células. Las células madre embrionarias, por ejemplo, puede hacer descendientes que se convierten en cualquier tejido del cuerpo, como células de la piel, células del cerebro, células cardíacas etc. Para cada órgano en el cuerpo maduro, hay células madre especificas que pueden hacer los diferentes tipos de células de ese órgano. Por ejemplo, en el sistema sanguíneo, las células madre hematopoyéticas ("formadoras de sangre") (HSC) dan origen a cada uno de los diferentes tipos de células sanguíneas como los glóbulos rojos (RBC), los glóbulos blancos (WBC) y plaquetas.

Tradicionalmente, las HSCs se obtienen de la médula ósea. Este proceso fue llamado "trasplante de médula ósea. Sin embargo, los nuevos método ahora obtienen HSC de la sangre periférica, o de la sangre tomada de la placenta durante el nacimiento ("sangre del cordón"). La sangre del cordón, en particular, proporciona una excelente fuente alternativa de HSC para el sistema inmune y sanguíneo. El proceso de tomar las HSCs de una persona y la transfusión a otra se le llama trasplante de células madre hematopoyéticas, o HSCT. A diferencia del trasplante de un órgano solido (como un riñón o hígado), el HSCT no involucra cirugía. Es mas similar a una transfusión sanguínea. Pero en lugar de solo sangre, el fluido transfundido contiene HSCs.

Las inmunodeficiencias primarias para las que se realiza con mayor frecuencia el HSCT incluye la Inmunodeficiencia Combinada Severa (SCID), el Síndrome de Wiskott-Aldrich (WAS), Síndrome IPEX, Linfohistiocitosis hemofagocítica (HLH) y Enfermedad Linfoproliferativa Ligada al X (XLP). También puede utilizarse en el tratamiento de la Enfermedad Granulomatosa Crónica (CGD) y muchas otras inmunodeficiencias primarias severas. El trasplante de HSCs de un individuo "normal" hacia un individuo con una inmunodeficiencia primaria tienen el potencial para reemplazar el sistema inmune deficiente del paciente con un sistema inmune normal y, de este modo, ser una cura.

Hay dos posibles obstáculos que se deben superar para que el HSCT tenga éxito. El primer obstáculo es que el paciente (conocido como el receptor u hospedero) puede tener suficiente función inmune restante después del trasplante como para reconocer las células madre trasplantadas como algo extraño. El sistema inmune esta programado para reaccionar contra las cosas percibidas como extrañas y trata de rechazarlas. A esto se le llama rechazo del injerto. En el intento de prevenir el rechazo, la mayoría de los pacientes requieren quimioterapia y/o terapia de radiación para debilitar su propio sistema inmune residual los suficiente para prevenir que rechace las HSCs trasplantadas. Esto es llamado "acondicionamiento" antes del trasplante. Muchos pacientes con SCID tienen una

El trasplante de células madre hematopoyéticas (HSCT) representa la base del tratamiento de varias forma graves de inmunodeficiencias primarias. El progreso en la manipulación celular, selección del donadores, el uso de agentes quimioterapéuticos, y la prevención y el manejo de las complicaciones relacionadas con el trasplante han resultado en un progreso significativo en la supervivencia y la calidad de vida después de el HSCT. En algunos tipos de inmunodeficiencias primaras, la terapia génica puede representar una alternativa valida para los pacientes que no tienen un donador adecuado de células madre.

Trasplante de Células Madre Hematopoyéticas

Los HLA son tipos de tejidos. Cada uno de nosotros tiene su propia colección de antígenos HLA en nuestras células, incluyendo las células de nuestro sistema inmune y médula ósea, así como en la celulas de la mayoría de los otros tejidos y órganos. La estructura exacta de estos antígenos HLA es determinada por una serie de genes agrupados en el sexto (6th) cromosoma humano. La compatibilidad HLA es muy importante para determinar las probabilidades de un injerto exitoso, mientras mantiene un riesgo bajo de GVHD.

Existen muchas variantes diferentes para cada uno de los genes HLA en humanos. La combinación de los alelos HLA de cada individuo es relativamente única. Sin embargo ya que los genes HLA están agrupados de manera cercana en el cromosoma 6 usualmente son heredados como una sola unidad. Por lo tanto la probabilidad de que el hermano o hermana de un individuo posea los mismos alelos HLA es relativamente alta.

Existe una probabilidad de 1 en 4 de que cualquier hermano sea un donante compatible perfecto para el paciente. Desafortunadamente, debido a las leyes de la probabilidad y al hecho de que la mayoría de las familias tienen un numero limitado de hijos, menos del 25% de los pacientes tiene un hermano que sea compatible. Por lo tanto se ha hecho un gran esfuerzo para desarrollar métodos alternativos para ofrecer la posibilidad del trasplante a los pacientes que no tienen un donante compatible en su familia.

Una alternativa es tratar de encontrar un donante compatible a través de uno de los registros electrónicos mundiales de individuos voluntarios a servir como donantes de médula osea. El Programa Nacional de Donación de Médula en los E.U.A. tiene listados de cientos de miles de individuos que han provisto una muestra sanguínea para la identificación de su tipo HLA. Existen registros similares en muchos países al rededor del mundo.


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función inmune tan pobre que son incapaces de rechazar un injerto y no requerir acondicionamiento antes del HSCT.

Ocurre una situación similar cuando la medula ósea del receptor esta llena de sus propias células madre defectuosas y las HSC no pueden encontrar ningún lugar para establecerse. A esto se le llama “fracaso del injerto”. Para prevenir esto se puede aplicar quimioterapia con el fin de reducir el numero de HSC defectuosas en la medula ósea del receptor y así “hacer lugar” para las nuevas HSC del injerto.

Aunque el tratamiento con quimioterapia previene que el hospedero rechace las HSC trasplantadas puede causar efectos secundarios serios. Estos incluyen la perdida transitoria de todas la celulas de la médula ósea, por lo que el paciente es muy susceptible a infecciones, anemia (glóbulos rojos bajos) y problemas de sangrado debido a plaquetas bajas. La quimioterapia también puede causar ardor o dolor severo en la boca y en otras mucosas, lo que

hace que se dificulte la obtención de una hidratación y nutrición adecuada. Es debido a estas serias complicaciones que el HSCT se reserva para aquellos pacientes con los defectos inmunes mas severos.

El segundo obstáculo que se debe sobrepasar para que el trasplante sea exitoso es la Enfermedad de Injerto contra Huésped (GVHD). Esto ocurre cuando las células-T maduras del donador, o las que se desarrollan después del trasplante, perciben a los tejidos del hospedero como ajenos al organismo y atacan a estos tejidos. Para prevenir la GVHD se usan medicamentos que suprimen la inflamación y la activación de las células-T. Estos medicamentos pueden incluir esteroides, ciclosporina y otros.

Con el fin de prevenir algunos de estos obstáculos potenciales es importante encontrar un donador “compatible”. Un donador compatible es aquel en el que el Antígeno Humano Leucocitario (HLA) es el mismo que el del paciente.

(Hematopoietic Stem Cell Transplantation continued)

Seleccionando un Donante

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Bone Marrow Donors Worldwide e

ante



Las HSC son "recolectadas" del donador al remover médula ósea de los huesos de la pelvis. La médula ósea se extrae al absorber la médula a través de la aguja que tiene 1/8 de pulgada de diámetro. Solo dos cucharaditas son tomadas de cada sitio de punción porque, si se toma mas, la muestra se puede diluir con la sangre que corre a través del espacio de la médula ósea. El llevar sangre con la muestra aumenta el riesgo de que la muestra tenga celulas-T maduras que tienen el potencial de causar GVHD.

Por lo general, dos cucharaditas son tomadas por cada dos libras de peso corporal del receptor. El donante promedio podría tener sólo unos pocos pinchazos realizados para obtener suficientes células madre para un bebe, pero mas de 100 pinchazos pueden requerirse para obtener suficientes células madre para un adolescente o para un adulto. El procedimiento debe realizarse bajo anestesia general o bajo anestesia espinal. Las molestias después del procedimiento varían de donante a donante.

Casi todos los donante van a requerir algún tipo de medicamento para controlar el dolor durante dos o tres días después del procedimiento, pero la mayoría de donantes no necesitan quedarse en el hospital durante la noche y son capaces de volver a sus actividades poco después. El sistema inmune del donante no esta comprometido por que las HSC y la médula ósea se regeneran rápidamente.

Una ves que ha sido recolectada, la médula ósea pasa por un tamiz fino para remover partículas de hueso y ser procesada después, si es necesario, para remover glóbulos rojos incompatibles, o para remover celulas-T. Entonce se coloca en una bolsa de plástico estéril y trasfundida vía intravenosa al hospedero al igual que una transfusión sanguínea.

Como una alternativa de la recolección de médula ósea, las HSC puede obtenerse de la sangre periférica y después ser purificada mediante un proceso llamada aféresis. La sangre del donante se obtiene de una vena del brazo, utilizando una aguja que esta conectada a una maquina que remueve los glóbulos blancos. Después de que los glóbulos blancos se remueven de la sangre, los glóbulos rojos restantes se regresan al donante vía intravenosa en el brazo opuesto. Típicamente, con el fin de enriquecer la cantidad de HSC en la sangre periférica, el donante recibe inyecciones subcutáneas de factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF) o de plerixafor en los días previos a la recolección sanguínea. Ambos, G-CSF y el plerixafor, movilizan las HSC de la médula ósea, transfiriéndolas a la sangre periférica, para que un mayor numero de HSC estén presentes en la sangre periférica antes del procedimiento de aféresis.

Procedimientos

(Seleccionando un Donante)

es la primera mejor opción. La mejor opción depende de varios factores incluyendo:

• El tipo de SCID o inmunodeficiencia primaria• Que tanto de la función inmune permanece• El grado de compatibilidad de los donantes

potenciales

• Los tipos de HSCT disponibles (sangre decordón vs. médula ósea)

• La edad del paciente• Que tan enfermos están y que tipos de

complicaciones pueden tener

El HSCT entre hermanos HLA compatibles se ha usado exitosamente en el tratamiento de las inmunodeficiencias primarias desde 1968. El primer niño en recibir un trasplante (un paciente con X-SCID) sigue con vida, esta saludable y tiene su propia familia. Este caso sugiere que el injerto es de una duración muy larga y aparentemente permanente.

En el caso de los infantes con SCID, el HSCT usando médula compatible tiene un riesgo mínimo de enfermedad de injerto contra huésped y se asocia con una tasa de éxito tan alta como 90%. Los resultados del HSCT de donantes no emparentados de un padre haploidéntico no son tan buenos, aun así aproximadamente el 60-80% de los infantes sobrevive y demuestra una excelente reconstitución de células-T.

La probabilidad de supervivencia depende de la salud del paciente a la hora del trasplante. Si el paciente se encuentra con buena salud relativamente, libre de infecciones a la hora del trasplante y no tiene daño pulmonar ocasionado por infecciones previas, el panorama es muy bueno. Debido a esto la supervivencia es muy buena (>90%) en los infantes con SCID que reciben un HSCT dentro de los 3-4 meses de vida, aun cuando el donante no es un familiar compatible. Esto enfatiza la importancia de reconocer de manera temprana el SCID, y el beneficio del cribado de esta enfermedad en el recién nacido, esto es ANTES de que el paciente tenga una infección seria.

Mientras que la reconstitución del numero y la función de los linfocitos-T es la regla después del HSCT en el caso de SCID, la normalización de la producción de anticuerpos ocurre en algunos pacientes, pero no en todos. La reconstitución de la producción de anticuerpos después del HSCT en caso de SCID depende de la forma especifica de SCID, del tipo de donante (compatible vs haploidéntico) y del uso de quimioterapia como pare del régimen de preparación antes del HSCT. Si la producción de anticuerpos no es reconstituida después del HSCT los pacientes requerirán terapia de reemplazo de Ig por tiempo indefinido para ayudar a protegerlos de las infecciones. Aun si se requiere de la terapia de reemplazo, usualmente estos pacientes disfrutan de una buena calidad de vida después del trasplante.

El HSCT también es una forma de tratamiento efectiva para otras formas de inmunodeficiencias primarias, incluyendo el WAS, IPEX, HLH, XLP, Hiper-IgM ligado al X (también conocido como deficiencia del ligando CD40), CGD y otras inmunodeficiencias primarias.

En la mayoría de estas condiciones se requiere el acondicionamiento con quimioterapia antes del trasplante para permitir el injerto de células madre derivadas del donante, aun cuando el donante es un hermano compatible. La tasa de éxito en estos casos después del HSCT a partir de un donante no emparentado es casi tan buena (supervivencia de 70-80%) como usando un hermano compatible como donante. Nuevamente en estos casos la salud inicial del paciente es extremadamente importante y las mejores tasas de supervivencia son las de los niños que son trasplantados antes de los 5 años de edad, que se encuentran relativamente libres de infecciones y que no tienen daño pulmonar o hepático pre existente.

El quimerismo mixto (esto es la persistencia de las células inmunes del paciente junto con los glóbulos blancos derivados del donante) después del HSCT es suficiente para curar la enfermedad en la mayoría de estas alteraciones (IPEX, HLH, XLP, Hiper-IgM ligado al X, CGD), y esto puede permitir a los doctores el uso de quimioterapia menos intensiva, por lo tanto reduciendo así su toxicidad relacionada. En los niños con WAS el quimerismo mixto se asocia a un mayor riesgo de complicaciones (autoinmunidad, persistencia de plaquetas bajas) y típicamente se usan regímenes de quimioterapia más intensos para esta enfermedad.

El HSCT no siempre esta indicado en pacientes con deficiencia del ligando CD40 y CGD ya que muchos de estos pacientes tienen buenos resultados con el tratamiento medico. Siempre deben sopesarse cuidadosamente los riesgos y beneficios del procedimiento.

Debe hacerse notar que el HSCT de un padre haploidéntico no es tan exitoso en otras inmunodeficiencias primarias como lo es en SCID y típicamente se reserva a los casos muy severos que no pueden manejarse de manera segura de otra forma. Nuevamente los riesgos y beneficios deben valorase cuidadosamente.



Resultados del HSCT



La mayoría de las inmunodeficiencias primarias son causadas por errores (mutaciones) en genes específicos. Desde hace un largo tiempo existe la esperanza de que un día será posible curar estas enfermedades arreglando la mutación que causa la enfermedad, siendo esta la cura. Como resultado del proyecto del genoma humano y esfuerzos similares para el mapeo de todos los genes presentes en los seres humanos sabemos las identidades de genes en especifico involucrados en muchas enfermedades, incluyendo la vasta mayoría de las inmunodeficiencias primarias. Casi cada semana se identifican nuevos genes. Finalmente hemos llegado a la etapa donde esta esperanza lejana se esta volviendo realidad.

No todas las alteraciones genéticas, incluyendo algunas inmunodeficiencias primarias, serán corregibles eventualmente con la terapia génica. Sin embargo las inmunodeficiencias primarias, como regla general, pueden ser mas apropiadas para esta terapia que la mayoría de las otras alteraciones genéticas. El trasplante de HSC tomadas de un donante normal ha sido exitoso para curar muchas de estas alteraciones, por lo que teóricamente también debería ser posible tomar las HSC del paciente y corregir el defecto genético en estas células añadiendo una copia normal del gen que causa la enfermedad.

Para introducir el gen tomamos como ventaja la habilidad de algunos virus (retrovirus) para penetrar dentro de las células e insertar su genoma en el ADN del paciente. Se han modificado virus para propósitos de la terapia génica de tal manera que sus propios genes se han removido y han sido reemplazados con copias normales de genes humanos defectuosos causantes de inmunodeficiencias primarias.

Para llevar a cabo la terapia génica primero se aíslan HSC del paciente a partir de la médula ósea o de sangre periférica y después se cultivan en el laboratorio junto con el virus que contiene el gen que nos interesa. Se agregan varios factores de crecimiento a los cultivos para hacer proliferar las HSC y para facilitar la infección con el virus. Después de dos a cuatro días las células del cultivo son lavadas para remover cualquier virus libre, después de esto son transfundidas al

paciente. Las células que tienen incorporado el gen de interés en sus cromosomas lo pasaran a las células que serán generadas a partir de su división celular. Debido a que el gen se ha insertado dentro de las HSC, la copia normal del gen será traspasada a todos los tipos de células sanguíneas pero no a otras células del cuerpo. Ya que las inmunodeficiencias primarias son causadas por defectos genéticos que afectan a las células sanguíneas, esto puede ser suficiente para curar la enfermedad.

La terapia génica representa una alternativa que puede salvar la vida en aquellos pacientes con formas severas de inmunodeficiencias primarias que no tienen hermanos donantes compatibles. En estos casos llevar a cabo un HSCT a partir de un padre haploidéntico o incluso a partir de un MUD podría llevar consigo riesgos significativos de GVHD. En cambio la GVHD no es un problema después de la terapia génica ya que en este caso la copia normal del gen se inserta dentro de las propias HSC del paciente, ahorrándose así la necesidad de una donante de HSC.

Hasta ahora la terapia génica ha sido usada para tratar pacientes con SCID secundario a la deficiencia de adenosina deaminasa (ADA), SCID ligado al X, CGD y WAS. El primer estudio clínico de terapia génica fue realizado en los Institutos Nacionales de Salud (NIH) en 1990 y trato a una niña de 4 años de edad con deficiencia de ADA. El diseño de este estudio no pretendía corregir las HSC defectuosas, sino solo las células-T. La niña ahora se encuentra bien clínicamente y todavía 20 años después de su tratamiento tiene al rededor del 25% de sus células-T circulantes portando el gen ADA corregido. Después de que este estudio clínico demostró que la terapia génica se podía llevar a cabo de manera segura y que las células-T corregidas genéticamente podían sobrevivir y funcionar bien por años, se iniciaron estudios de seguimiento con el objetivo de curar niños con ADA-SCID con la corrección genética de las HSC como meta. Los resultados han sido espectaculares en la mayoría de las mas de dos docenas de pacientes con ADA-SCID logrando un incremento significativo y duradero en la cuenta de linfocitos T y B y una mejoría notable de su

Terapia Génica

función inmune. Es importante mencionar que no han ocurrido efectos adversos severos o casos de leucemia en los pacientes con deficiencia de ADA que han sido tratados con terapia génica.

La siguiente inmunodeficiencia primaria tratada con terapia génica fue la SCID ligada al X. Este estudio también se enfoco en las HSC usando un retrovirus para integrar el gen. Empezando con un estudio innovador en París, seguido por una experiencia similar en Londres, se han tratado con terapia génica a al rededor de 20 bebes con X-SCID. En estos infantes la terapia génica se realizo sin la necesidad de quimioterapia previa a la transfusión de HSC que se habían cultivado con el virus. Dieciocho de estos pacientes permanecen con vida, y en 17 de estos 18 pacientes la terapia génica por si sola fue suficiente para restaurar el desarrollo de los linfocitos-T y la función inmune, por lo que no se necesito otro tratamiento.

Desafortunadamente mientras que el SCID fue curado cinco de estos pacientes desarrollaron leucemia. Cuatro de estos niños con leucemia se curaron pero uno falleció.

Existen estudios de terapia génica llevándose a cabo en pacientes con otras inmunodeficiencias primarias. En general la experiencia con la terapia génica en las inmunodeficiencias primarias ha demostrado que es posible curar la enfermedad insertando una copia normal del gen en las HSC del paciente. Sin embargo existen algunos riesgos que se necesitan superar y es necesario el desarrollo de vectores mas seguros. Varios laboratorios al rededor del mundo están trabajando en las modificaciones de los vectores virales con el fin de mejorar su seguridad. Aun así la terapia génica debe considerarse como una terapia experimental. Es probable que los problemas inherentes a ella se resuelvan en los próximos años y que una numero mayor de inmunodeficiencias primarias sean curadas por la terapia génica.



(Terapia Génica continuación)

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