Un estudio encuentra un biomarcador prometedor para el rechazo celular después del trasplante de órganos

Hoy en día, los pacientes que reciben un trasplante de órgano necesitan biopsias quirúrgicas repetidas para detectar el rechazo celular agudo (ACR) a lo largo de su vida. Pero un análisis de sangre para ACR podría estar en el horizonte tras el descubrimiento de un biomarcador prometedor.

La ACR ocurre cuando las células inmunes de un paciente, conocidas como células T, comienzan a atacar el órgano trasplantado. Sin embargo, al observar las células T en muestras de sangre, los investigadores no han podido identificar ninguna diferencia notable que surja durante el rechazo de órganos.

Ahora, un equipo de Yale ha descubierto que los exosomas de las células T se alteran significativamente durante la ACR. Los exosomas son vesículas extracelulares liberadas por las células que les permiten comunicarse entre sí. Los investigadores publicado sus hallazgos en la edición de marzo de 2024 de la Revista americana de trasplantes.

«Hemos desarrollado una nueva plataforma de biomarcadores que promete detectar de manera confiable el rechazo a través de una muestra de sangre», dice Prashanth Vallabhajosyula, MD, MS, profesor asociado de cirugía (cardíaca) e investigador principal del estudio. «A medida que continuamos realizando más estudios en el ámbito clínico, esperamos que esta plataforma de biomarcadores eventualmente reemplace la biopsia quirúrgica».

El rechazo de órganos sólo es detectable mediante biopsias invasivas

Para proteger nuestro cuerpo de los patógenos, nuestro sistema inmunológico es capaz de distinguir lo propio de lo no propio. Como resultado, los órganos trasplantados corren un riesgo constante de rechazo por parte del sistema inmunológico del receptor. Este proceso está mediado por dos tipos de células inmunitarias: células T y células B. Las células T son responsables del tipo más común de rechazo, que los médicos llaman rechazo celular agudo o ACR.

Para evitar esto, los receptores de un trasplante de órganos deben seguir tomando medicamentos inmunosupresores por el resto de sus vidas. Sin embargo, incluso cuando estos pacientes toman inmunosupresores, aún pueden ocurrir casos irruptivos de rechazo. Como resultado, los pacientes trasplantados de órganos deben estar bajo vigilancia a largo plazo por parte de sus médicos.

Las biopsias quirúrgicas permiten a los médicos examinar físicamente los tejidos en busca de signos de ACR. Estos exámenes son esenciales para guiar la atención adecuada al paciente. Si la biopsia detecta rechazo, los médicos intensificarán inmediatamente la terapia de inmunosupresión del paciente. Luego, el paciente necesitará biopsias posteriores para asegurarse de que el tratamiento mejorado esté funcionando.

Como cirujano cardíaco, Vallabhajosyula ha visto de primera mano que, si bien estas biopsias son una parte crucial de la atención de los pacientes, también pueden obstaculizar significativamente la calidad de vida. Las biopsias pueden estar asociadas con complicaciones graves, dice Vallabhajosyula. Las biopsias del corazón, por ejemplo, pueden provocar complicaciones como arritmias, taponamiento cardíaco y lesión de las válvulas cardíacas.

«En el caso del corazón, si ocurre un rechazo, puede causar daño al corazón y afectar su función. En algunos casos esto podría ser una cuestión de vida o muerte», dice. «Así que durante los últimos 60 años que hemos estado realizando trasplantes de corazón, ha habido un gran impulso en la comunidad cardíaca para desarrollar un análisis de sangre que reemplace las biopsias».

Los exosomas de células T son un biomarcador potencial para ACR

En su laboratorio, el equipo de Vallabhajosyula estudia los exosomas, que transportan materiales como cargas, incluidas proteínas y ARN que desempeñan funciones funcionales en las comunicaciones entre células. «Los exosomas son ubicuos: están en todas partes de todos los fluidos biológicos», dice. «Creemos que las células se comunican entre sí a través de estos pequeños paquetes de información».

Las células madre pueden modificar el contenido transportado por sus exosomas. Si bien el ACR no altera las células T en la sangre, el equipo de Vallabhajosyula se preguntó si los exosomas de las células T circulantes y sus cargas se alterarían con el ACR. «Los exosomas se han estudiado ampliamente en el contexto del diagnóstico del cáncer, pero se ha hecho muy poco en el campo del diagnóstico de trasplantes», afirma.

Sin embargo, existe un desafío importante en el estudio de los exosomas de las células T: una muestra de sangre contiene exosomas de cada tipo de célula del cuerpo. «Hay demasiado ruido en la sangre», explica Vallabhajosyula. Para superar esto, su laboratorio ha desarrollado una forma de enriquecer los exosomas de células T en muestras biológicas para brindarle a su equipo una visión incomparable de cómo cambia su carga durante la ACR.

ACR altera significativamente la carga de exosomas de células T

En su último estudio, los investigadores tomaron muestras de sangre de modelos de trasplante de corazón en ratones y aislaron todos los exosomas. Luego, utilizaron tecnología de perlas conjugadas con anticuerpos, en la que los anticuerpos adheridos a perlas magnéticas se unen a moléculas objetivo, para aislar los exosomas de las células T. Esto les permitió cuantificar esta población de exosomas específica y estudiar la carga en su interior. Utilizaron una técnica llamada reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa cuantitativa (RT-qPCR) para identificar ARN y la técnica de transferencia Western para proteínas.

El equipo descubrió diferencias dramáticas en el contenido de exosomas de células T tomados de modelos de ratón sometidos a ACR.

Intrigados, los investigadores repitieron su metodología en pacientes con trasplante de corazón. Obtuvieron muestras de sangre y biopsias cardíacas. Una vez más, en pacientes cuyas biopsias indicaron ACR, encontraron que los exosomas de células T obtenidos de la sangre también estaban significativamente alterados. «Creemos que por primera vez tenemos una plataforma sensible para detectar el rechazo mediado por células T en el trasplante de órganos», afirma Vallabhajosyula.

El estudio también arrojó luz sobre la fisiopatología subyacente de la ACR. Cuando las células T rechazan un órgano trasplantado, viajan al sitio del órgano y lo matan célula por célula mediante un proceso llamado apoptosis. Los investigadores descubrieron que los exosomas actúan de manera similar.

«Demostramos que los exosomas liberados por las células T también pueden mediar en la lesión del tejido trasplantado», dice Vallabhajosyula. «Esto nos lleva a creer que los exosomas de las células T también desempeñan un papel importante en el proceso de rechazo».

Estudios futuros podrían conducir a un análisis de sangre de diagnóstico que cambiará la vida

El equipo ahora está realizando más estudios en una cohorte más grande de receptores de trasplantes de corazón para comprender mejor qué tan confiable es su biomarcador recientemente identificado en comparación con las biopsias. También están trasladando estos hallazgos a pacientes con trasplante de pulmón, donde la biopsia de pulmón sigue siendo el estándar de oro para el seguimiento del rechazo.

Vallabhajosyula tiene la esperanza de que este trabajo ayude a allanar el camino para reemplazar las biopsias quirúrgicas con un análisis de sangre capaz de detectar ACR. Esto no sólo mejoraría la calidad de vida de los pacientes, sino que también podría salvar aún más vidas.

Además, los médicos no tienen forma de titular (calibrar) los fármacos inmunosupresores para sus pacientes. «Todo el mundo recibe la misma dosis alta», dice Vallabhajosyula. Sin embargo, esta terapia conlleva sus propios riesgos: los pacientes con sistemas inmunitarios debilitados son más propensos a infecciones y al desarrollo de cáncer. Un análisis de sangre confiable podría permitir a los médicos valorar la inmunosupresión paciente por paciente para minimizar los riesgos de la terapia inmunosupresora.

Esta visión podría convertirse en realidad en la próxima década, afirma Vallabhajosyula. «Me imagino un futuro en el que un paciente trasplantado de corazón podría acudir una vez al mes a un centro local. [diagnostics] laboratorio», dice. «No tienen que venir a un laboratorio de cateterismo y hacerse una biopsia de su corazón trasplantado. Simplemente van a un laboratorio local, dan una muestra de sangre y se van a casa, y los médicos recibirán información molecular sobre la salud inmune general del corazón trasplantado».