Posibilidade de EPO mediante células encapsuladas

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

• Farmakologia

Actualmente a EPO recíbese mediante xiringa. Na Facultade de Farmacia de Vitoria-Gasteiz comezouse a probar una metodoloxía paira evitar xiringas.

A anemia débese, principalmente, á escaseza ou ausencia total dunha hormona denominada eritropoyetina (EPO). Esta hormona promove a creación de glóbulos vermellos. Se segrega en riles, fígado, útero, células musculares, células endoteliales e células produtoras de insulina, dependendo do grao de osíxeno dos tecidos. Precisamente cando se reduce o nivel de osíxeno dos tecidos flúese o factor regulador HIF-1, o que aumenta considerablemente a produción de EPO.

A secreción das hormonas EPO en cantidades adecuadas é fundamental. Isto débese a que si se segrega menos do que corresponde, o número de glóbulos vermellos no sangue é menor do suficiente e, por tanto, existe o risco de que os pacientes sufran una serie de alteracións como a fatiga, a hipoxia tisular, a menor tolerancia ao deporte e a hipertrofia cardíaca, o aumento do tamaño dos tecidos do corazón.

A opción máis eficaz paira tratar todas estas alteracións é a de tomar a EPO. Actualmente no mercado atópase o medicamento con EPO recombinante humano. Os pacientes con anemia crónica reciben esta hormona 2 ou 3 veces por semana, aproximadamente entre 1.000 e 9.000 unidades por semana. Por outra banda, recentemente publicouse co nome de Darbepoetina una derivada da EPO: eritropietina. A principal vantaxe deste novo derivado é a súa duración. A súa persistencia no organismo é prolongada, polo que a súa frecuencia é moito menor.

Con todo, a importancia e o gran interese da eritropoyetina non se limitan á anemia. Estudos recentes indican que a EPO pode ser eficaz paira o tratamento doutras enfermidades crónicas como a talasemia, a artrite ou o mieloma. Ademais, pode ser útil en alteracións do sistema nervioso central, como as enfermidades de Parkinson ou Alzheimer, e en isquemias cerebrais (cando se interrompe a subministración de sangue no cerebro) debido a propiedades antiinflamatorias e neuroprotectoras.

Células microencapsuladas que segregan EPO.

Por outra banda, diversos estudos demostraron que a hormona EPO é capaz de modular a intensidade da resposta inmunológica e é tamén angiogénica, é dicir, promove a formación de vasos sanguíneos.

Por todo iso, é fácil comprender o interese de moitos grupos de investigación e empresas biotecnológicas por investigar en profundidade a molécula de EPO e por desenvolver novos fármacos con ela. O obxectivo destes esforzos é mellorar as propiedades da hormona paira tratar eficazmente estas enfermidades.

Células musculares que segregan EPO

Imaxe da medula ósea. As zonas tinguidas de azul escuro son depósitos de ferro. A falta de ferro causa anemia e una das vías de tratamento é a recepción de EPO.

Dadas as propiedades e características da hormona EPO, comezouse a traballar no desenvolvemento dunha nova estratexia de administración de EPO no laboratorio de Farmacia e Tecnoloxía Farmacéutica de Vitoria-Gasteiz. Paira cumprir con este obxectivo utilizamos a tecnoloxía de células microencapsuladas. En primeiro lugar, fabricamos células musculares que segregan EPO, colocámolas en cápsulas de deseño e tamaño adecuado, e finalmente doamos as células encapsuladas aos animais.

As cápsulas protexen ás células musculares da resposta inmunológica. Hai que ter en conta que estas células son estrañas paira o organismo e por tanto destrúen os sistemas inmunológicos. Con todo, una adecuada preparación das cápsulas evita a resposta do sistema inmunológico e, ao protexerse no interior das cápsulas, as células son capaces de fluír a hormona durante longos períodos de tempo. En consecuencia, hai que “tomalas” menos e o tratamento é máis cómodo paira o paciente.

Ademais de todo iso, tendo en conta as propiedades angiogénicas da EPO e a capacidade de modular a intensidade da resposta inmunológica, realizáronse ensaios mediante diferentes formas de administración de cápsulas. Aínda que se optou pola vía intraperitoneal tradicional, tamén se probou a vía subcutánea con malos resultados en xeral nesta tecnoloxía. Este último camiño é moito máis cómodo, polo que sería de gran interese –e un gran avance paira a tecnoloxía- se as cápsulas emitidas por esta vía permitisen manter a longo prazo os efectos terapéuticos da EPO.

Resultados e debate

As células a fornecer foron extraídas do rato tipo C3H e posteriormente transformadas en laboratorio paira a secreción de EPO. Estas células transformadas foron encapsuladas e incorporadas de novo aos ratos.

Idealmente, a maior cantidade de produtos terapéuticos que flúen as células, menor número de células e, en definitiva, menor cantidade de cápsulas a incorporar aos animais paira un mesmo efecto farmacolóxico. Co fin de lograr un medio idóneo, en cada cápsula depositáronse un máximo de 300-400 células. Posteriormente preparáronse cápsulas de 480 micrómetros e mediuse a produción de EPO das células internas.

Paira evitar que tras a súa implantación producísese ningún tipo de resposta inmunológica nos animais, preparáronse coidadosamente as cápsulas. Fixémolos con alginato depurado, de superficie lisa e do mesmo tamaño. Estas características son moi importantes desde o punto de vista da biocompatibilidad paira evitar a resposta do sistema inmunológico.

Microencapsulación de células secretoras de EPO e administración a animais.

Incorporamos as cápsulas a dous tipos de rato, CH3 e Balb/c. Como as células saíron das primeiras, teñen as mesmas características xenéticas, pero as segundas non, polo que a súa probabilidade de resposta inmunológica é maior. A determinación da dose aos animais foi un paso crítico. De feito, se a dose era excesiva corríase o risco de que aparecesen efectos tóxicos, mesmo mortais de animais, mentres que se era demasiado pequena corríase o risco de non ter efectos terapéuticos.

Os primeiros experimentos levaron a cabo no rato C3H, para o que se dividiron 20 ratos en 4 grupos (un grupo de control por vía e outro no que se recolleron as cápsulas por vía). Paira coñecer as emisións de EPO mediuse o hematocrito animal, porcentaxe de glóbulos vermellos en sangue, durante 100 días semanais.

Os resultados mostran claramente que o hematocrito animal aumentou notablemente en ambos os grupos, tanto na recollida das cápsulas por vía intraperitoneal nos ratos como na inserción subcutánea das cápsulas. Os valores do hematocrito foron, ademais, superiores ao 80% en todo o tempo, polo que estatisticamente significativos en comparación cos grupos de control.

Con todo, paira coñecer o verdadeiro valor das células microencapsuladas era necesario proporcionar e demostrar a súa eficacia aos seres vivos que non posúen as súas características xenéticas. Paira iso, realizamos o mesmo experimento anterior con 20 ratos tipo Balb/c e os resultados volveron ser estatisticamente significativos en todos os casos: o hematocrito animal mantívose por encima do 75% durante os 100 días de estudo.

A e C son a fotografía e histología das cápsulas subcutáneas obtidas. Estrutura e histología das cápsulas recuperadas do medio intraperitoneal B e D.

A partir de todos estes datos, sacamos dúas conclusións principais. Por unha banda, as cápsulas foron capaces de frear ou polo menos reducir a resposta inmunológica dos ratos. Doutra banda, a introdución de células baixo a pel pode ser una oportunidade paira desenvolver un tratamento crónico con cápsulas.

Paira analizar o estado das cápsulas, o día 150 matáronse algúns animais de cada grupo e recuperáronse as cápsulas. O estado e estrutura das cápsulas era diferente segundo a vía de administración das células. Desta forma, a maior parte das cápsulas recuperadas por vía intraperitoneal estaban illadas e poucas tiñan fibrosis superficial causada por resposta inmunológica. Por outra banda, as cápsulas aplicadas pola vía subcutánea constituían una estrutura engadida que non presentaba ningún indicio de fibrosis por resposta inmunológica. Estas estruturas, ademais, estaban cheas de capilares, debido á capacidade da hormona EPO paira producir o crecemento dos vasos sanguíneos.

Á vista destes resultados positivos iniciais, expómonos una nova pregunta: durante canto tempo as células emitirían EPO cunha soa administración de cápsulas e sen utilizar medicamentos que inhiban a resposta inmunológica? Paira responder a esta pregunta volvemos utilizar os ratos Balb/c e os resultados foron moi significativos. De feito, as células subcutáneas secrificaron a EPO durante 210 días. E esa duración é a máis longa que se conseguiu xamais por esa vía. Una das explicacións que nos dá a propia hormona EPO paira obter resultados positivos con diferentes tipos de rato e diferentes vías de administración. De feito, a hormona EPO ten a capacidade de promover os vasos sanguíneos e desempeña diversas funcións na resposta inmunológica.

En resumo, podemos afirmar, por tanto, que a encapsulación das células que segregan esta hormona é una alternativa tecnolóxica adecuada paira a administración crónica da EPO. Os nosos próximos obxectivos serán alargar o tratamento e axustar a concentración de EPO e por tanto o hematocrito aos niveis fisiológicos.