El trasplante de órganos es un logro médico increíble que, lamentablemente, todavía presenta importantes desafíos sin resolver, incluido el rechazo por parte del sistema inmunológico del cuerpo.
Aunque el régimen estándar para los receptores de trasplantes es tomar medicamentos inmunosupresores de por vida, esto conlleva peligros y efectos secundarios considerables, incluida la susceptibilidad a las infecciones y la disminución de la eficacia de las vacunas.
Ahora, una investigación innovadora de un nuevo profesor de ingeniería biomédica de la Universidad de Virginia que recientemente se unió a la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas y a la Facultad de Medicina está ayudando a ser pionero en una nueva forma en que el cuerpo acepte órganos trasplantados sin comprometer el sistema inmunológico.
Evan Scott es profesor universitario distinguido de la Fundación Thomas A. Saunders III Family Jefferson Scholars y profesor bicentenario de nanomedicina de la familia David Goodman en el departamento de ingeniería biomédica, un programa conjunto de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas y la Facultad de Medicina de la UVA, al que se une después 11 años en la Universidad Northwestern.
Scott es coautor de un nuevo artículo en la revista. Actas de la Academia Nacional de Ciencias,describiendo un estudio en el que Scott y sus colegas investigadores utilizaron nanopartículas para hacer que las células de corazones trasplantados en ratones fueran resistentes al ataque de su sistema inmunológico.
«Lo que estamos intentando hacer es modificar el sistema inmunológico de forma controlada y terapéutica, para que algún día los pacientes trasplantados no tengan que tomar continuamente los fármacos inmunosupresores que toman hoy, con todos los riesgos que ello conlleva», explica Scott. dicho.
Más allá del área de trasplantes, el nuevo laboratorio de Scott en la UVA continuará esta línea de investigación, que podría tener implicaciones para otras áreas que se ocupan del rechazo inmunológico, como la diabetes, la terapia celular y los trastornos autoinmunes. También dirigirá el Instituto de Investigación Científica y Tecnológica Avanzada a Nanoescala de la UVA, o NanoSTAR, como parte del nuevo Instituto de Biotecnología Paul y Diane Manning.
«El trabajo innovador de Evan con nanopartículas representa el tipo de ciencia con visión de futuro que puede remodelar campos médicos enteros. Estamos encantados de que se una a nuestra comunidad UVA», afirmó Jennifer L. West, decana de la Facultad de Ingeniería y profesora de la familia Saunders de Ingeniería.
El dilema del sistema inmunológico: ¿amigo o enemigo?
Cada año se realizan alrededor de 4.000 trasplantes de corazón en los Estados Unidos y la cifra va en aumento. Sin embargo, en un porcentaje importante de los casos, el cuerpo rechaza el órgano trasplantado, clasificándolo erróneamente como una amenaza y enviando al sistema inmunológico a atacar.
Los tratamientos existentes se centran en uno de dos caminos: suprimir el sistema inmunológico para que no ataque, pero dejando el sistema inmunológico del paciente comprometido ante amenazas virales y bacterianas, o desarrollar tolerancia, lo que ayuda al cuerpo a aceptar el nuevo órgano.
Scott y su laboratorio se centran en el segundo enfoque; En el nuevo estudio, él y sus coautores intentaron reconfigurar las instrucciones a nivel celular que hacen que un sistema inmunológico ataque un nuevo órgano, esencialmente reentrenando al sistema inmunológico para tolerar las nuevas células.
El papel de las células mieloides en el rechazo de órganos
El sistema inmunológico del cuerpo utiliza una amplia gama de tipos de glóbulos blancos para abordar una diversidad de amenazas y funciones, incluidas las infecciones patógenas, el cáncer y la cicatrización de heridas. Las células mieloides que circulan en el torrente sanguíneo son glóbulos blancos particularmente versátiles, capaces de cambiar a varias formas diferentes según lo requiera la tarea en cuestión. Cuando detectan una amenaza, las células mieloides llamadas monocitos pueden transformarse en macrófagos inflamatorios: células de ataque que se ocupan de los intrusos.
Dirigirse al HIF-2α: una nueva estrategia terapéutica
El colaborador a largo plazo del Dr. Scott, el Dr. Edward Thorp, descubrió que estos macrófagos inflamatorios no siempre se desarrollaban en respuesta a las células trasplantadas. Descubrieron que una proteína particular, HIF-2α, influía en este proceso, ya que estaba presente en los corazones de los ratones que aceptaron el trasplante, pero no en aquellos que rechazaron el nuevo corazón.
Para los investigadores, esto significó que la proteína podría ser terapéuticamente dirigida y utilizada para indicarle al sistema inmunológico del huésped que las células cardíacas recién trasplantadas estaban bien y no necesitan ser atacadas, evitando que los monocitos se transformen en macrófagos inflamatorios.
Por ello, el equipo de investigación desarrolló nanopartículas que encapsulan el fármaco Roxadustat, que aumenta los niveles de HIF-2α en los monocitos. Dado que el bazo sirve como reservorio de monocitos, las nanopartículas se dirigieron a este órgano para modificar los glóbulos blancos circulantes y maximizar el efecto de la terapia. Esta estrategia aseguró que se modificara una cantidad suficiente de monocitos circulantes para indicarle al sistema inmunológico que dejara específicamente en paz las células cardíacas trasplantadas, al tiempo que permitía que el sistema inmunológico siguiera siendo completamente funcional.
En el estudio, los ratones que recibieron el tratamiento mostraron una capacidad significativamente mayor para aceptar sus corazones trasplantados.
«Nos dirigimos específicamente a la administración del fármaco directamente al bazo, lo que demostró ser muy eficaz. Esta capacidad de modificar la forma en que los monocitos circulantes responden a su entorno tiene un potencial terapéutico inmenso y amplio para tratar una variedad de trastornos diferentes», afirmó Scott.
