Resultado preliminar: implante de corazón de cerdo modificado genéticamente

Resumen

Un hombre de 57 años con miocardiopatía no isquémica que dependía de la oxigenación por membrana extracorpórea venoarterial (ECMO) y no era candidato para la terapia estándar, incluido un aloinjerto tradicional, recibió un corazón de un animal de origen porcino modificado genéticamente que tenía 10 genes individuales editados. La inmunosupresión se basó en el bloqueo de CD40. El paciente fue desconectado de ECMO y el xenoinjerto funcionó normalmente sin rechazo aparente.

El engrosamiento diastólico repentino y la falla del xenoinjerto ocurrieron el día 49 después del trasplante, y el soporte vital se retiró el día 60. En la autopsia, se encontró que el xenoinjerto estaba edematoso, habiendo casi duplicado su peso. El examen histológico reveló necrosis de miocitos diseminados, edema intersticial y extravasación de glóbulos rojos, sin evidencia de trombosis microvascular, hallazgos que no eran compatibles con el rechazo típico. Se están realizando estudios para identificar los mecanismos responsables de estos cambios.  (Financiado por el Centro Médico y la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland).

El artículo original:

Griffith BP, Goerlich CE, Singh AK, et al.  Genetically Modified Porcine-to-Human Cardiac Xenotransplantation. N Engl J Med 2022; 387:35-44. DOI: 10.1056/NEJMoa2201422

Disponible en: https://bit.ly/3AMZY7E

Algunos aspectos salientes de esta nueva intervención que se discuten en el editorial acompañante:

¿Cuáles fueron las modificaciones genéticas?

Las modificaciones genéticas del cerdo donante (incluido su corazón) se dividieron en dos categorías: las que inactivaron genes de cerdo y las que introdujeron genes humanos. En total, se introdujeron 10 modificaciones diferentes, la mayoría para evitar el rechazo del injerto por parte del sistema inmunitario humano.

Inactivación de genes de cerdo

El carbohidrato galactosa-alfa-1,3-galactosa ("alfa-gal") es una estructura de azúcar que forma parte de muchas moléculas en la mayoría de los mamíferos. Por un capricho de la evolución, los humanos y algunos primates no humanos no expresan alfa-gal. Debido a que alfa-gal es omnipresente en el mundo animal y, por lo tanto, existen muchas oportunidades de exposición, los humanos tienen anticuerpos anti-alfa-gal, y estos anticuerpos median un potente rechazo agudo hiperinmune.  Cuando un órgano porcino se perfunde con sangre humana, la unión de los anticuerpos a alfa-gal en las células que recubren la vasculatura activa la cascada del complemento en la sangre humana, lo que provoca una trombosis en el órgano. Otras dos proteínas porcinas también median en el rechazo agudo hiperinmune. Por lo tanto, Griffith et al. inactivaron el gen GGTA1, que codifica la enzima que sintetiza alfa-gal. Luego inactivaron otros dos genes que codifican proteínas desencadenantes del rechazo en el genoma del cerdo. También eliminaron el gen del receptor de la hormona del crecimiento del cerdo, lo que redujo el crecimiento intrínseco del corazón porcino (y del resto del cerdo) y, por lo tanto, lo adaptó a las limitaciones anatómicas de la vasculatura y la cavidad torácica humana.

Adición de genes humanos

Resulta que la inactivación de genes que codifican proteínas porcinas problemáticas es insuficiente para prevenir el rechazo inmunomediado. En las células humanas, se expresan ciertas proteínas que inhiben la cascada de activación del complemento, las vías de coagulación (independientes de la cascada del complemento) y las vías inflamatorias. Las proteínas inhibidoras homólogas del cerdo son demasiado diferentes de las proteínas inhibidoras humanas para suprimir estas vías en el ser humano. Griffith et al. por lo tanto, introdujo seis genes humanos diferentes que codifican proteínas inhibidoras en el genoma del cerdo.

También se tomaron medidas no genéticas para reducir el riesgo de rechazo del trasplante. Por ejemplo, el rituximab, un anticuerpo parcialmente humanizado que se dirige a una proteína en la superficie de las células B, se usó para agotar las células B antes del trasplante, al igual que un anticuerpo en investigación completamente humanizado que bloquea la activación de las células B. (Este último anticuerpo también se usó para mantener la inmunosupresión después del trasplante).

¿Cómo obtener un cerdo con todas las células idénticamente modificadas?

La base para modificar genéticamente un animal completo se estableció hace 26 años con la “clonación” de una oveja a partir del núcleo de una célula mamaria de una oveja Finn Dorset de cara blanca. Primero se aisló el núcleo de esta célula y luego se inyectó en el ovocito enucleado de una oveja escocesa Blackface. Todo el proceso se denomina transferencia nuclear de células somáticas. Una serie de pulsos eléctricos aplicados al ovocito recién nucleado desencadenó una "reprogramación" de su ADN nuclear. El ovocito nucleado, una vez trasplantado a una oveja pseudoembarazada, se convirtió en un feto y luego en un cordero recién nacido de cara blanca (llamado Dolly), que se convirtió en una oveja que concibió y dio a luz a sus propios corderos. Este descubrimiento allanó el camino para la modificación genética de animales completos porque mostró cómo la constitución genética de un núcleo "donante" podría replicarse en cada célula que surge de divisiones celulares aguas abajo, desde el embrión de dos células hasta el blastocisto, feto, bebé, y animal adulto.

Fue por este medio que se diseñó el primer cerdo desprovisto de alfa-gal. Este cerdo mutante ha sido criado por más de 11 generaciones. Obtuvo la aprobación de la Administración de Drogas y Alimentos como una nueva solicitud de medicamento para animales hace solo 2 años. Las otras nueve modificaciones (tres inactivaciones y seis adiciones) se han "aplicado en capas" a través de la clonación iterativa, produciendo una serie de cerdos que, según se determinó a través de la experimentación con primates no humanos e in vitro, se han vuelto cada vez más adecuados como donantes de órganos para humanos.

El editorial:

Elizabeth G. Phimister. Genetic Modification in Pig-to-Human Transplantation. N Engl J Med 2022; 387:79-82. DOI: 10.1056/NEJMe2207422

Disponible en: https://bit.ly/3c0INFf