Terapia celular

La terapia celular (también llamada trasplante de células o citoterapia) es una terapia en la que se inyectan, injertan o implantan células viables en un paciente para lograr un efecto medicinal, por ejemplo, mediante el trasplante de células T capaces de combatir el cáncer. células a través de la inmunidad mediada por células en el curso de la inmunoterapia, o injertar células madre para regenerar tejidos enfermos.

La terapia celular se originó en el siglo XIX cuando los científicos experimentaron inyectando material animal en un intento de prevenir y tratar enfermedades. Aunque tales intentos no produjeron ningún beneficio positivo, investigaciones adicionales encontraron a mediados del siglo XX que las células humanas podrían usarse para ayudar a prevenir que el cuerpo humano rechace los órganos trasplantados, lo que con el tiempo conduciría a un trasplante exitoso de médula ósea, como se ha convertido en una práctica común en el tratamiento de pacientes que han comprometido la médula ósea después de una enfermedad, infección, radiación o quimioterapia. En las últimas décadas, sin embargo, el trasplante de células madre y células ha ganado un interés significativo por parte de los investigadores como una nueva estrategia terapéutica potencial para una amplia gama de enfermedades, en particular para las patologías degenerativas e inmunogénicas.

Fondo

La terapia celular puede definirse como una terapia en la que se inyecta o trasplanta material celular a un paciente. Los orígenes de la terapia celular quizás se remontan al siglo XIX, cuando Charles-Édouard Brown-Séquard (1817–1894) inyectó extractos de testículos animales en un intento por detener los efectos del envejecimiento. En 1931, Paul Niehans (1882–1971), a quien se ha llamado el inventor de la terapia celular, intentó curar a un paciente inyectándole material de embriones de ternera. Niehans afirmó haber tratado a muchas personas con cáncer usando esta técnica, aunque sus afirmaciones nunca han sido validadas por la investigación.

En 1953, los investigadores descubrieron que se podía ayudar a los animales de laboratorio a no rechazar los trasplantes de órganos al inocularlos previamente con células de animales donantes; en 1968, en Minnesota, se realizó el primer trasplante exitoso de médula ósea humana. En un trabajo más reciente, la encapsulación celular se busca como un medio para proteger a las células terapéuticas de la respuesta inmunitaria del huésped. El trabajo reciente incluye la microencapsulación de células en un núcleo de gel rodeado por una cubierta sólida pero permeable.

Los trasplantes de médula ósea son las terapias de trasplante de células más comunes y mejor establecidas. El primer registro de un trasplante de médula ósea exitoso se remonta a 1956 por el Dr. E Donnall Thomas, quien trató a un paciente de leucemia con la médula ósea de sus hermanos gemelos. En general, para pacientes que presentan médula ósea dañada o destruida, por ejemplo, después de quimioterapia y/o radiación para leucemia mieloide aguda (AML), se pueden infundir células derivadas de médula ósea en el torrente sanguíneo de los pacientes. Aquí, las células inyectadas pueden alojarse en la médula ósea afectada, integrarse, proliferar y recuperar o restablecer su función biológica, por ejemplo, la hematopoyesis. Anualmente, aproximadamente 18,000 pacientes requieren trasplantes de médula ósea que pueden salvarles la vida en los EE. UU.Durante mucho tiempo, el trasplante de médula ósea fue el único método de trasplante celular clínicamente aplicable, sin embargo, desde la década de 1990, la terapia celular se ha investigado para una amplia gama de patologías y trastornos. La terapia celular proporcionó un enfoque novedoso para lograr la eficacia terapéutica. Previamente, los agentes médicos solo podían ser efectivos dirigiendo e induciendo las propias células de los pacientes. Sin embargo, en muchas enfermedades y trastornos, las células se ven comprometidas, por ejemplo,senescencia, riego sanguíneo limitado (isquemia), inflamación o simplemente una reducción en el número de células. La terapia celular ofrece una nueva estrategia que apoya la introducción de células nuevas y activas para restaurar estructuras de órganos y tejidos previamente comprometidas o deterioradas. Como tal, en los últimos tiempos, la terapia celular ha sido reconocida como un campo importante en el tratamiento de enfermedades humanas, y se están realizando investigaciones en cartílago articular, tejido cerebral, columna, corazón, cánceres, etc. Como consecuencia, la terapia celular como estrategia ha estado atrayendo inversiones significativas por parte de entidades comerciales que sugieren fuertes perspectivas de crecimiento futuro.

En 2021, Atara biotherapeutics se convirtió en la primera compañía de terapia de células T alogénicas en ser revisada por cualquier agencia reguladora del mundo (EMA)

Mecanismos de acción

La terapia celular está dirigida a muchas indicaciones clínicas en múltiples órganos y por varios modos de administración de células. En consecuencia, los mecanismos de acción específicos implicados en las terapias son muy variados. Sin embargo, hay dos principios fundamentales por los que las células facilitan la acción terapéutica:

1. Injerto de células madre, progenitoras o maduras, diferenciación y reemplazo a largo plazo del tejido dañado. En este paradigma, las células multipotentes o unipotentes se diferencian en un tipo de célula específico en el laboratorio o después de llegar al sitio de la lesión (mediante administración local o sistémica). Luego, estas células se integran en el sitio de la lesión, reemplazando el tejido dañado y, por lo tanto, facilitan la función mejorada del órgano o tejido. Un ejemplo de esto es el uso de células para reemplazar los cardiomiocitos después de un infarto de miocardio, para facilitar la angiogénesis en la enfermedad isquémica de las extremidades o la producción de matriz cartilaginosa en la degeneración del disco intervertebral.
2. Células que tienen la capacidad de liberar factores solubles como citocinas, quimiocinas y factores de crecimiento que actúan de forma paracrina o endocrina. Estos factores facilitan la autocuración del órgano o región induciendo a las células locales (madre) o atrayendo células para que migren hacia el sitio del trasplante. Se ha demostrado que los pases celulares tempranos tienen una actividad paracrina más eficaz que los pases posteriores.Las células administradas (mediante administración local o sistémica) permanecen viables durante un período relativamente corto (días-semanas) y luego mueren. Esto incluye células que secretan naturalmente los factores terapéuticos relevantes, o que experimentan cambios epigenéticos o ingeniería genética que hace que las células liberen grandes cantidades de una molécula específica. Ejemplos de esto incluyen células que secretan factores que facilitan la angiogénesis, la antiinflamación y la antiapoptosis. Este modo de acción es propuesto por empresas como Pluristem y Pervasis que utilizan células estromales adherentes o células endoteliales maduras para tratar la enfermedad arterial periférica y las complicaciones del acceso arteriovenoso.

Estrategias de terapia celular

Alogénico

En la terapia celular alogénica el donante es una persona diferente al receptor de las células. En la fabricación farmacéutica, la metodología alogénica es prometedora porque las terapias alogénicas inigualables pueden formar la base de productos "listos para usar". Hay interés de investigación en intentar desarrollar tales productos para tratar condiciones que incluyen la enfermedad de Crohn y una variedad de condiciones vasculares.

Autólogo

En la terapia celular autóloga, se trasplantan células derivadas de los propios tejidos del paciente. Se están realizando múltiples estudios clínicos que obtienen células del estroma de la médula ósea, tejido adiposo o sangre periférica para ser trasplantadas en sitios de lesión o estrés; que se está explorando activamente, por ejemplo, para la reparación de cartílagos y músculos. También podría implicar el aislamiento de células maduras de tejidos enfermos, para luego reimplantarlas en el mismo tejido o en tejidos vecinos; una estrategia que se está evaluando en ensayos clínicos para, por ejemplo, la columna vertebral en la prevención de la rehernia discal o la enfermedad del disco adyacente.El beneficio de una estrategia autóloga es que existe una preocupación limitada por las respuestas inmunogénicas o el rechazo del trasplante. Sin embargo, una estrategia autóloga suele ser costosa debido al procesamiento paciente por paciente, lo que impide la opción de crear grandes lotes con control de calidad. Además, las estrategias autólogas generalmente no permiten realizar pruebas de calidad y eficacia del producto antes del trasplante, ya que depende en gran medida del donante (por lo tanto, del paciente). Esta es una preocupación particular ya que a menudo el paciente que funciona como donante está enfermo, y esto puede afectar la potencia y la calidad de las células.

Xenogénico

En las terapias con células xenogénicas, el receptor recibirá células de otra especie. Por ejemplo, el trasplante de células derivadas de cerdos a seres humanos. Actualmente, las terapias con células xenogénicas implican principalmente el trasplante de células humanas en modelos animales experimentales para evaluar la eficacia y la seguridad; sin embargo, los avances futuros podrían permitir estrategias xenogénicas también para los humanos.

Tipos de celulas

Células madre embrionarias humanas

La investigación sobre células madre embrionarias humanas es controvertida y la regulación varía de un país a otro, y algunos países la prohíben por completo. No obstante, estas células se están investigando como base para una serie de aplicaciones terapéuticas, incluidos posibles tratamientos para la diabetes y la enfermedad de Parkinson.

Terapia con células madre neurales

Las células madre neurales (NSC) son objeto de investigación en curso para posibles aplicaciones terapéuticas, por ejemplo, para tratar una serie de trastornos neurológicos como la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Huntington.

Terapia con células madre mesenquimales

Las MSC son inmunomoduladoras, multipotentes y de proliferación rápida, y estas capacidades únicas significan que pueden usarse para una amplia gama de tratamientos, incluida la terapia inmunomoduladora, la regeneración de huesos y cartílagos, la regeneración del miocardio y el tratamiento del síndrome de Hurler, un trastorno esquelético y neurológico.

Los investigadores han demostrado el uso de MSC para el tratamiento de la osteogénesis imperfecta (OI). Horwitz et al. células de médula ósea (BM) trasplantadas de hermanos idénticos de antígeno leucocitario humano (HLA) a pacientes que padecen OI. Los resultados muestran que las MSC pueden convertirse en osteoblastos normales, lo que conduce a un desarrollo óseo rápido y frecuencias de fractura reducidas. Un ensayo clínico más reciente mostró que las CMM fetales alogénicas trasplantadas en el útero en pacientes con OI grave pueden injertarse y diferenciarse en hueso en un feto humano.

Además de la regeneración de hueso y cartílago, también se ha informado recientemente la regeneración de cardiomiocitos con MSC de BM autólogas. La introducción de MSC de BM después de un infarto de miocardio (IM) dio como resultado una reducción significativa de las regiones dañadas y una mejora en la función cardíaca. Se están realizando ensayos clínicos para el tratamiento del IM agudo con Prochymal de Osiris Therapeutics. Además, un ensayo clínico reveló grandes mejoras en las velocidades de conducción nerviosa en pacientes con síndrome de Hurler infundidos con MSC de BM de hermanos HLA idénticos.

Trasplante de células madre hematopoyéticas

Las células madre hematopoyéticas (HSC), derivadas de la médula ósea o de la sangre, son células con la capacidad de autorrenovarse y diferenciarse en todo tipo de células sanguíneas, especialmente aquellas involucradas en el sistema inmunitario humano. Por lo tanto, pueden usarse para tratar trastornos sanguíneos e inmunológicos. Desde que se publicó por primera vez el injerto de médula ósea humana en 1957, ha habido avances significativos en la terapia de HSC. Después de eso, la infusión de médula singénica y el injerto de médula alogénica se realizaron con éxito. La terapia con HSC también puede curar al reconstituir las células formadoras de sangre dañadas y restaurar el sistema inmunitario después de una quimioterapia de dosis alta para eliminar la enfermedad.

Hay tres tipos de trasplante de HSC: trasplantes singénicos, autólogos y alogénicos. Los trasplantes singénicos ocurren entre gemelos idénticos. Los trasplantes autólogos utilizan las HSC obtenidas directamente del paciente y, por lo tanto, evitan complicaciones de incompatibilidad tisular; mientras que los trasplantes alogénicos implican el uso de HSC de donantes, ya sea genéticamente relacionados o no relacionados con el receptor. Para reducir los riesgos del trasplante, que incluyen el rechazo del injerto y la enfermedad de injerto contra huésped (GVHD), el HSCT alogénico debe satisfacer la compatibilidad en los loci HLA (es decir, compatibilidad genética para reducir la inmunogenicidad del trasplante).

Además de las HSC derivadas de la médula ósea, ha ido en aumento el uso de fuentes alternativas como la sangre del cordón umbilical (UCB) y las células madre de sangre periférica (PBSC). En comparación con los receptores de HSC derivados de la médula ósea, los receptores de PBSC afectados por neoplasias malignas mieloides informaron un injerto más rápido y una mejor supervivencia general. El uso de UCB requiere una coincidencia de loci HLA menos estricta, aunque el tiempo de injerto es más largo y la tasa de fracaso del injerto es más alta.

Trasplante de células diferenciadas o maduras

Como alternativa a las células madre o progenitoras, las investigaciones están explorando el trasplante de células diferenciadas que solo poseen una capacidad de proliferación baja o nula. Esto tiende a involucrar células especializadas capaces de facilitar una función específica en el cuerpo del paciente (por ejemplo, el trasplante de cardiomiocitos para reparar la función cardíaca o el trasplante de células de los islotes para establecer la homeostasis de la insulina en pacientes con diabetes) o respaldar/regenerar la producción de matriz extracelular de tejidos específicos (por ejemplo reparación de disco intervertebral mediante trasplante de condrocitos).

Medicina alternativa

En medicina alternativa, la terapia celular se define como la inyección de material animal celular no humano en un intento de tratar una enfermedad. Quackwatch etiqueta esto como "sin sentido", ya que "las células de los órganos de una especie no pueden reemplazar las células de los órganos de otras especies" y porque se han informado varios efectos adversos graves. De esta forma alternativa de terapia celular basada en animales, la Sociedad Estadounidense del Cáncer dice: "La evidencia científica disponible no respalda las afirmaciones de que la terapia celular es efectiva para tratar el cáncer o cualquier otra enfermedad. De hecho, puede ser letal...".

Fabricación

A pesar de ser una de las áreas de rápido crecimiento dentro de las ciencias biológicas, la fabricación de productos de terapia celular se ve obstaculizada en gran medida por lotes a pequeña escala y procesos que requieren mucha mano de obra.

Varios fabricantes están recurriendo a métodos de producción automatizados, eliminando la participación humana y el riesgo de error humano. Los métodos automatizados de fabricación de terapia celular han abierto la producción a mayor escala de productos de mayor calidad a menor costo.

Cadena de suministro

Los departamentos de logística de las empresas biofarmacéuticas experimentan nuevos obstáculos debido a la introducción de nuevos productos de terapia celular y génica, como las terapias de células T con CAR y las terapias alogénicas. Las terapias celulares y génicas requieren que tanto los fabricantes como los distribuidores implementen nuevos sistemas y procesos para garantizar un manejo y una entrega seguros. Además, el inventario bajo demanda, por lo tanto, se vuelve cada vez más importante, especialmente con respecto a eventos imprevisibles como la pandemia de COVID-19, para que se puedan prevenir las interrupciones de la cadena de suministro.