Possibilitat d'EPO mitjançant cèl·lules encapsulades

2005/07/01 Orive Arroyo, Gorka - Farmazian doktorea. Biofarmazia, Farmakozinetika eta Farmazia-teknologiako irakasle kolaboratzaileaFarmazia Fakultatea UPV-EHU, Vitoria-Gasteiz Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Farmakologia

Actualment l'EPO es rep mitjançant xeringa. En la Facultat de Farmàcia de Vitòria-Gasteiz s'ha començat a provar una metodologia per a evitar xeringues.

L'anèmia es deu, principalment, a l'escassetat o absència total d'una hormona denominada eritropoetina (EPO). Aquesta hormona promou la creació de glòbuls vermells. Se segrega en ronyons, fetge, úter, cèl·lules musculars, cèl·lules endotelials i cèl·lules productores d'insulina, depenent del grau d'oxigen dels teixits. Precisament quan es redueix el nivell d'oxigen dels teixits es flueix el factor regulador HIF-1, la qual cosa augmenta considerablement la producció d'EPO.

La secreció de les hormones EPO en quantitats adequades és fonamental. Això es deu al fet que si se segrega menys del que correspon, el nombre de glòbuls vermells en la sang és menor de prou i, per tant, existeix el risc que els pacients sofreixin una sèrie d'alteracions com la fatiga, la hipòxia tissular, la menor tolerància a l'esport i la hipertròfia cardíaca, l'augment de la grandària dels teixits del cor.

L'opció més eficaç per a tractar totes aquestes alteracions és la de prendre l'EPO. Actualment en el mercat es troba el medicament amb EPO recombinant humà. Els pacients amb anèmia crònica reben aquesta hormona 2 o 3 vegades per setmana, aproximadament entre 1.000 i 9.000 unitats per setmana. D'altra banda, recentment s'ha publicat amb el nom de Darbepoetina una derivada de l'EPO: eritropietina. El principal avantatge d'aquest nou derivat és la seva durada. La seva persistència en l'organisme és prolongada, per la qual cosa la seva freqüència és molt de menor.

No obstant això, la importància i el gran interès de l'eritropoetina no es limiten a l'anèmia. Estudis recents indiquen que l'EPO pot ser eficaç per al tractament d'altres malalties cròniques com la talasemia, l'artritis o el mieloma. A més, pot ser útil en alteracions del sistema nerviós central, com les malalties de Parkinson o Alzheimer, i en isquèmies cerebrals (quan s'interromp el subministrament de sang en el cervell) a causa de propietats antiinflamatòries i neuroprotectoras.

Cèl·lules microencapsuladas que segreguen EPO.

D'altra banda, diversos estudis han demostrat que l'hormona EPO és capaç de modular la intensitat de la resposta immunològica i és també angiogénica, és a dir, promou la formació de vasos sanguinis.

Per tot això, és fàcil comprendre l'interès de molts grups de recerca i empreses biotecnològiques per investigar en profunditat la molècula d'EPO i per desenvolupar nous fàrmacs amb ella. L'objectiu d'aquests esforços és millorar les propietats de l'hormona per a tractar eficaçment aquestes malalties.

Cèl·lules musculars que segreguen EPO

Imatge de la medul·la òssia. Les zones tenyides de blava fosc són dipòsits de ferro. La falta de ferro causa anèmia i una de les vies de tractament és la recepció d'EPO.

Donades les propietats i característiques de l'hormona EPO, s'ha començat a treballar en el desenvolupament d'una nova estratègia d'administració d'EPO en el laboratori de Farmàcia i Tecnologia Farmacèutica de Vitòria-Gasteiz. Per a complir amb aquest objectiu hem utilitzat la tecnologia de cèl·lules microencapsuladas. En primer lloc, hem fabricat cèl·lules musculars que segreguen EPO, les hem col·locat en càpsules de disseny i grandària adequada, i finalment hem donat les cèl·lules encapsulades als animals.

Les càpsules protegeixen a les cèl·lules musculars de la resposta immunològica. Cal tenir en compte que aquestes cèl·lules són estranyes per a l'organisme i per tant destrueixen els sistemes immunològics. No obstant això, una adequada preparació de les càpsules evita la resposta del sistema immunològic i, en protegir-se a l'interior de les càpsules, les cèl·lules són capaces de fluir l'hormona durant llargs períodes de temps. En conseqüència, cal “prendre-les” menys i el tractament és més còmode per al pacient.

A més de tot això, tenint en compte les propietats angiogénicas de l'EPO i la capacitat de modular la intensitat de la resposta immunològica, es van realitzar assajos mitjançant diferents formes d'administració de càpsules. Encara que es va optar per la via intraperitoneal tradicional, també es va provar la via subcutània amb mals resultats en general en aquesta tecnologia. Aquest últim camí és molt més còmode, per la qual cosa seria de gran interès –i un gran avanç per a la tecnologia- si les càpsules emeses per aquesta via permetessin mantenir a llarg termini els efectes terapèutics de l'EPO.

Resultats i debat

Les cèl·lules a subministrar van ser extretes del ratolí tipus C3H i posteriorment transformades en laboratori per a la secreció d'EPO. Aquestes cèl·lules transformades van ser encapsulades i incorporades de nou als ratolins.

Idealment, a major quantitat de productes terapèutics que flueixen les cèl·lules, menor nombre de cèl·lules i, en definitiva, menor quantitat de càpsules a incorporar als animals per a un mateix efecte farmacològic. Amb la finalitat d'aconseguir un mitjà idoni, en cada càpsula es van dipositar un màxim de 300-400 cèl·lules. Posteriorment es van preparar càpsules de 480 micròmetres i es va mesurar la producció d'EPO de les cèl·lules internes.

Per a evitar que després de la seva implantació es produís cap mena de resposta immunològica en els animals, es van preparar acuradament les càpsules. Els vam fer amb alginato depurat, de superfície llisa i de la mateixa grandària. Aquestes característiques són molt importants des del punt de vista de la biocompatibilitat per a evitar la resposta del sistema immunològic.

Microencapsulación de cèl·lules secretores d'EPO i administració a animals.

Incorporem les càpsules a dos tipus de ratolí, CH3 i Balb/c. Com les cèl·lules van sortir de les primeres, tenen les mateixes característiques genètiques, però les segones no, per la qual cosa la seva probabilitat de resposta immunològica és major. La determinació de la dosi als animals va ser un pas crític. De fet, si la dosi era excessiva es corria el risc que apareguessin efectes tòxics, fins i tot mortals d'animals, mentre que si era massa petita es corria el risc de no tenir efectes terapèutics.

Els primers experiments es van dur a terme en el ratolí C3H, per a això es van dividir 20 ratolins en 4 grups (un grup de control per via i un altre en el qual es van recollir les càpsules per via). Per a conèixer les emissions d'EPO es va mesurar l'hematòcrit animal, percentatge de glòbuls vermells en sang, durant 100 dies setmanals.

Els resultats mostren clarament que l'hematòcrit animal va augmentar notablement en tots dos grups, tant en la recollida de les càpsules per via intraperitoneal en els ratolins com en la inserció subcutània de les càpsules. Els valors de l'hematòcrit van ser, a més, superiors al 80% en tot el temps, per la qual cosa estadísticament significatius en comparació amb els grups de control.

No obstant això, per a conèixer el veritable valor de les cèl·lules microencapsuladas era necessari proporcionar i demostrar la seva eficàcia als éssers vius que no posseeixen les seves característiques genètiques. Per a això, realitzem el mateix experiment anterior amb 20 ratolins tipus Balb/c i els resultats van tornar a ser estadísticament significatius en tots els casos: l'hematòcrit animal es va mantenir per sobre del 75% durant els 100 dies d'estudi.

A i C són la fotografia i histologia de les càpsules subcutànies obtingudes. Estructura i histologia de les càpsules recuperades del mitjà intraperitoneal B i D.

A partir de totes aquestes dades, traiem dues conclusions principals. D'una banda, les càpsules van ser capaces de frenar o almenys reduir la resposta immunològica dels ratolins. D'altra banda, la introducció de cèl·lules sota la pell pot ser una oportunitat per a desenvolupar un tractament crònic amb càpsules.

Per a analitzar l'estat de les càpsules, el dia 150 es van matar alguns animals de cada grup i es van recuperar les càpsules. L'estat i estructura de les càpsules era diferent segons la via d'administració de les cèl·lules. D'aquesta forma, la major part de les càpsules recuperades per via intraperitoneal estaven aïllades i poques tenien fibrosi superficial causada per resposta immunològica. D'altra banda, les càpsules aplicades per la via subcutània constituïen una estructura afegida que no presentava cap indici de fibrosi per resposta immunològica. Aquestes estructures, a més, estaven plenes de capil·lars, a causa de la capacitat de l'hormona EPO per a produir el creixement dels vasos sanguinis.

A la vista d'aquests resultats positius inicials, ens plantegem una nova pregunta: durant quant temps les cèl·lules emetrien EPO amb una sola administració de càpsules i sense utilitzar medicaments que inhibeixin la resposta immunològica? Per a respondre a aquesta pregunta vam tornar a utilitzar els ratolins Balb/c i els resultats van ser molt significatius. De fet, les cèl·lules subcutànies secrificaron l'EPO durant 210 dies. I aquesta durada és la més llarga que s'ha aconseguit mai per aquesta via. Una de les explicacions que ens dóna la pròpia hormona EPO per a obtenir resultats positius amb diferents tipus de ratolí i diferents vies d'administració. De fet, l'hormona EPO té la capacitat de promoure els vasos sanguinis i exerceix diverses funcions en la resposta immunològica.

En resum, podem afirmar, per tant, que l'encapsulació de les cèl·lules que segreguen aquesta hormona és una alternativa tecnològica adequada per a l'administració crònica de l'EPO. Els nostres pròxims objectius seran allargar el tractament i ajustar la concentració d'EPO i per tant l'hematòcrit als nivells fisiològics.