Una nueva técnica que permite a descontaminar órganos para el trasplante con el uso de la radiación ultravioleta y la luz roja fue desarrollado por investigadores brasileños y canadienses y se describe en un artículo publicado en la revista Nature Communications .
14 de marzo de 2019
Peter Moon | Agencia FAPESP – 14 de marzo de 2019
El trabajo tiene el apoyo de la FAPESP y fue parcialmente desarrollado en el Centro de Investigación en Óptica y Fotónica ( CePOF ), con sede en la Universidad de Sao Paulo (USP) de São Carlos.
«Esta técnica biofotónica es revolucionario porque ayuda a prevenir la transmisión de enfermedades durante los trasplantes de órganos», dijo Vanderlei Bagnato , director del Instituto de Física de São Carlos (IFSC) y coordinador de CePOF, uno de los de Investigación, Innovación y Difusión ( CEPID ) soportado por FAPESP.
El grupo Bagnato trabajó con investigadores de la Universidad de Toronto en Canadá, hogar de programa de trasplante de pulmón del mundo, con 197 cirugías realizadas en el año 2018. De acuerdo con el coordinador de servicios, Marcelo Cypel , uno de los obstáculos para la realización de los procedimientos es la necesidad de descontaminar los órganos a ser trasplantados, principalmente cuando el donante era portador del virus de la hepatitis C.
«Ya se realizaron 10 pruebas con pacientes [usando la terapia biofotónica]. En ocho casos, la nueva técnica se mostró capaz de reducir significativamente la carga viral de los órganos para trasplante. En otros dos, el procedimiento prácticamente eliminó la presencia del virus «, contó Cypel.
El método se describe en el artículo virus inactivación de la hepatitis C en los pulmones donantes utilizando terapias de luz Durante ex vivo de pulmón de perfusión normotérmica . Los científicos hicieron uso de luz ultravioleta y de luz roja para reducir la carga viral y bacteriana de órganos para trasplante, evitando que enfermedades como la hepatitis sean transmitidas a los receptores.
Además de la FAPESP, también financiaron la investigación el Canadian Institutes of Health Research, del Toronto General & Western Hospital Foundation, y el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq).
Según Bagnato, la técnica fue inicialmente desarrollada para tratar pulmones, pero ya está siendo adaptada para el hígado y los riñones. «Esto debería mejorar mucho las condiciones postoperatorias de los trasplantados y, al mismo tiempo, permitirá aprovechar mejor órganos que hoy, dependiendo del nivel de contaminación, son descartados», dijo.
Descontaminación en dos pasos
En el caso del transplante de pulmón, el órgano a ser trasplantado tiene la sangre sustituida por un líquido de preservación – procedimiento conocido como perfusión, desarrollado en Canadá por Cybel.
«La perfusión logra reducir la carga viral y bacteriana, pero no eliminarla. Esto obliga al paciente a ser sometido a un tratamiento con antibióticos y antivirales en los tres meses siguientes al trasplante», explicó el científico.
«Pensando en formas de reducir aún más o eliminar la carga viral de los órganos para trasplante, específicamente el virus de la hepatitis C, consideré la posibilidad de usar métodos de descontaminación por luz ultravioleta, que son comunes en la descontaminación de sangre, por ejemplo. , hace unos cuatro años, que inició nuestra asociación con Bagnato y su equipo de San Carlos. Él y sus socios vinieron a visitar, conocieron el problema y, pasado sólo un mes, nos enviaron un primer prototipo de la máquina de descontaminación por radiación ultravioleta «, Dijo Cypel.
«La técnica de descontaminación biofotónica desarrollada en los laboratorios de San Carlos consta de dos procedimientos específicos, que tienen lugar simultáneamente», explicó Cristina Kurachi , profesor en el IFSC y el proyecto participante.
Durante el proceso de perfusión, mientras los investigadores hacen circular el líquido en el pulmón a ser trasplantado, se agregan moléculas en el tejido pulmonar y la descontaminación biofotónica ocurre directamente en el órgano, que es expuesto a la radiación de luz roja con una longitud de onda de 660 nanómetros (nm). Esta radiación, por acción fotodinámica oxidativa, elimina microorganismos adheridos al tejido.
Al mismo tiempo, la carga viral es también cargada por el líquido circulante, que está en constante descontaminación por recibir radiación ultravioleta de longitud de onda de 254 nm.
«La función de la radiación ultravioleta es destruir directamente los microorganismos por medio de la ruptura y de la ruptura de las moléculas presentes en bacterias y virus, por lo que las bacterias son muertas, y los virus, totalmente inactivados, ya con el baño de luz roja la acción de la descontaminación ocurre de forma indirecta, por la fotosensibilización «, dijo Kurachi
Esta terapia biofotónica implica la introducción de un fármaco fotosensibilizador en el líquido de la perfusión. La activación del fármaco requiere moléculas de oxígeno (presente en los virus) e irradiación de luz en una longitud de onda específica (la luz roja de 660 nm). Una vez que la droga fotosensibilizadora es bañada por la luz roja, sus moléculas absorben energía. Esta energía se transfiere a las moléculas de oxígeno del virus, que se vuelven extremadamente oxidantes, causando daños irreversibles a las membranas y al material genético de diversas cepas virales, incluyendo el virus de la hepatitis C (HCV) y el sida (VIH-1).
«El líquido de preservación de la perfusión es especial, muy caro, compuesto de tal forma para preservar el órgano. Por su costo, se utiliza una cantidad mínima en los procedimientos. Ahora con la técnica y el equipo desarrollados, con apenas un litro del líquido es posible circular en el órgano por cientos de veces, limpiando por completo los contaminantes «, dijo Bagnato.
El método fue primero probado en pulmones humanos rechazados para trasplante, a fin de verificar si la carga viral en los tejidos podría ser reducida por el baño de radiación. Según Cypel, la carga viral cayó drásticamente después del procedimiento.
«El paso siguiente fue repetir la técnica en pulmones de cerdos, que entonces eran trasplantados, para verificar si el procedimiento causaba algún tipo de daño bioquímico o morfológico en los tejidos, lo que no ocurrió», dijo Cypel.
Por último, se iniciaron las pruebas con pacientes. «En los primeros 10 trasplantes que hicimos, la nueva técnica eliminó el virus de la hepatitis C en los órganos donados a dos pacientes. En los otros ocho pacientes, la carga viral cayó mucho, pero siete días después de la cirugía el virus de la hepatitis volvió a multiplicarse y, los pacientes tuvieron que recibir tratamiento antiviral por tres meses «, dijo.
«Es importante verificar que el virus, cuando no se eliminaba, reapareció en las pruebas de laboratorio de los pacientes después de siete días. Con esa información, ya realizamos otros dos trasplantes, en los que el tratamiento antiviral se concentró en la primera semana posterior a la cirugía. los casos el virus se ha eliminado «, dijo Cypel.
De acuerdo con Bagnato, el perfeccionamiento de la terapia biofotónica, con la caída de la carga viral y bacteriana cada vez más acentuada, proporcionará mejores posibilidades de éxito de los trasplantes. «Nuestro objetivo es que la terapia con luz elimine totalmente los contaminantes bacterianos y virales de los órganos a ser trasplantados. Si conseguimos, el uso del líquido perfusivo puede incluso ser eliminado «, dijo.
Toda la parte clínica del trabajo viene siendo realizada por el equipo dirigido por Cypel, en Toronto. Los investigadores de San Carlos proponían la nueva técnica biofotónica, desarrollar los instrumentos y participar en los análisis de los resultados. Además Bagnato y Kurachi, el equipo brasileño cuenta con la participación de Natalia Inada también la IFSC-USP.
Una patente fue depositada en Canadá y ya existe interés de dos empresas internacionales en estudiar la posibilidad de la fabricación y comercialización del equipo. El equipo trabaja ahora para implantar el programa de descontaminación de hígados y riñones en Brasil.
«Todo esto sólo fue posible gracias a la filosofía introducida por el programa CEPID, de la FAPESP, que nos estimula a colaborar internacionalmente y al mismo tiempo generar conocimiento de relevancia práctica», afirmó Bagnato.
El artículo de inactivación de virus de la hepatitis C en los pulmones donantes utilizando terapias de luz Durante ex vivo de pulmón de perfusión normotérmica , Mark Galasso, Jordan J. Feld, Yui Watanabe, Mauricio Pipkin, Cara Summers, et.al., se puede leer: https: / /doi.org/10.1038/s41467-018-08261-z .