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TAPA

De regreso al laboratorio

Testeada en seres humanos desde los años 2000, la terapia con células madre para problemas cardíacos no ofrece resultados concluyentes y eso conduce a nuevas pruebas in vitro y con animales

Thiago Turaça, investigador del equipe del InCor, manipula células madre para un experimento

Léo Ramos Chaves

Durante un cierto tiempo se pensó que las células madre adultas extraídas del interior de los huesos o de la capa de tejido adiposo que se encuentra debajo de la piel resolverían un antiguo problema cardiológico. Capaces de multiplicarse y generar células de algunos otros tejidos, le proveerían al corazón nuevas células cardíacas. Experimentos practicados en animales y en seres humanos durante la década pasada sugerían que bastaría con implantarlas en la cantidad y en el sitio adecuado para ponerle fin a una limitación natural de aquel órgano, que late 86.400 veces por día y no repone las células muertas en el curso de la vida. Como toda célula madura y especializada en la ejecución de una función –la de las cardíacas consiste en contraerse y relajarse en forma cíclica–, estas células tienen una capacidad limitada de dividirse, lo cual impide la reparación del órgano ante eventos de muerte celular masiva, como es el caso del infarto.

Hoy en día se sabe que las células madre adultas son versátiles, pero no mágicas. Por sí solas, no son capaces de restaurar el corazón, aunque liberan compuestos que pueden evitar la muerte de las células cardíacas y estimular la formación de vasos sanguíneos. Luego de una etapa de excesivo optimismo, los expertos que trabajan en importantes centros de investigación y tratamiento en cardiología de todo el mundo tuvieron que volver a sus bancos de laboratorio para efectuar más test –con células, roedores y animales mayores–, al tiempo que siguieron evaluando el uso de esas células en personas con problemas cardíacos. De este repliegue necesario y estratégico puede que surjan nuevos usos para las células madre adultas, que se encuentran en algunos tejidos del cuerpo, aunque son menos versátiles que aquéllas que se extraen de embriones, las células madre embrionarias, las cuales sí son capaces de generar células de cualquier tejido. En lugar de lograr que los corazones debilitados funcionen como nuevos, las células madre adultas tal vez puedan servir para optimizar el desempeño de terapias y medicamentos disponibles. Las esperanzas actuales de reparación del tejido cardíaco recaen sobre células más adaptables, como aquéllas que se obtienen a partir de células madre pluripotentes inducidas.

“Nuestro enfoque actual sobre las células madre adultas es diferente, dada su limitada plasticidad [la capacidad para generar células de diversos tejidos], pero aún tienen potencial como para modificar el entorno de donde se las injerta”, dice el biólogo Rafael Dariolli, miembro de un equipo en el Instituto del Corazón (InCor) de la Universidad de São Paulo (USP) quien estudia la utilidad de las células madre para el tratamiento de afecciones cardíacas. El grupo está coordinado por el médico e investigador José Eduardo Krieger, autor de un ensayo clínico del Ministerio de Salud de Brasil que evalúa la capacidad de las células madre adultas para mejorar la irrigación del músculo cardíaco en pacientes con isquemia crónica (la reducción del flujo sanguíneo hacia el corazón). En simultáneo a los ensayos con seres humanos, Krieger y su equipo retomaron varias veces los experimentos en laboratorio para entender cómo se comportan esas células. En un estudio reciente con cerdos que publicó la revista PLOS ONE, Dariolli, Krieger y otros colaboradores revelaron que las células madre extraídas del tejido adiposo aumentaron la formación de vasos y la irrigación del tejido cardíaco, además de reducir la cicatriz causada por el infarto, permitiéndole al corazón contraerse mejor.

“La ciencia tiene su propia dinámica, que muchas veces genera incertidumbre”, analiza la socióloga Maria Conceição da Costa, docente de la Universidad de Campinas (Unicamp), quien estudia cómo los gobiernos, los científicos, las agencias de fomento y la población en general influyen sobre la agenda científica de un país y está empezando a comparar la regulación de investigaciones y terapias con células madre en Brasil y en la India. “A veces se requiere mayor tiempo para comprender si ciertas técnicas funcionan y cómo lo hacen”. Krieger coincide: “Si una tecnología no ha madurado como para transformarse en un tratamiento, es necesario dar marcha atrás”.

Estudios iniciales sugerían que las células madre adultas podían regenerar el tejido cardíaco

Si al día de hoy aún no se sabe muy bien cómo funcionan esas células, ¿no habría sido precipitado testearlas en seres humanos al comienzo de los años 2000? “No creo que los ensayos clínicos hayan arrancado demasiado pronto”, sostuvo la investigadora Enca Martin Rendon, del Instituto de Células Madre de Oxford, uno de los centros ligados a la Universidad de Oxford, en Inglaterra, en declaraciones a Pesquisa FAPESP. “Ya disponíamos de un exhaustivo conocimiento sobre las células madre de la médula ósea, usadas desde hace más de 40 años en trasplantes de médula para el tratamiento de algunos casos de leucemia”.

No fue solamente la experiencia previa de los trasplantes de médula lo que posibilitó una transición rápida, en tan sólo dos años, de los test con animales a los ensayos clínicos con seres humanos para comprobar la eficacia de las células madre en la reparación cardíaca. Con el viraje de milenio surgieron estudios que proponían propiedades hasta entonces inimaginables para las células madre adultas. “A partir de 1999 proliferaron las publicaciones de alto impacto indicando que esas células tendrían una plasticidad comparable a la de las células madre embrionarias”, recuerda el fisiólogo Antonio Carlos Campos de Carvalho, de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ). Junto al biólogo croata Raduan Borojevic, su colega docente en la UFRJ, él había llevado a cabo experimentos que sugerían que las células madre adultas injertadas en el corazón de ratas con insuficiencia cardíaca mejoraban la capacidad de contracción del órgano. Ese trabajo sirvió como base para uno de los primeros ensayos clínicos con ese tipo de células en Brasil, concluido en 2003, y poco después, como coordinador de enseñanza e investigación en el Instituto Nacional de Cardiología, en Río, Campos de Carvalho comandó uno de los mayores ensayos clínicos con células madre para tratamientos cardíacos que se hayan realizado en el mundo.

El estudio que causó mayor impacto y promovió las investigaciones con células madre en cardiología, el área de la salud en que los estudios con esas células registraron mayor avance, fue publicado el 5 de abril de 2001 en la revista Nature. En un artículo de cuatro páginas, el grupo del médico italoestadounidense Piero Anversa, por entonces un investigador eminente en el área de enfermedades cardiovasculares en el New York Medical College, en Estados Unidos, presentó los resultados que dejaron a una parte de los investigadores de reparación cardíaca asombrados y a otra parte recelosos. Los experimentos apuntaban que las células madre adultas (de la médula ósea) inyectadas en el corazón de ratones habían dado origen, además de a vasos sanguíneos, a células cardíacas que recompusieron el 70% del área dañada por infarto. Pero lo más importante fue que las nuevas células parecían capaces de contraer y mejorar el bombeo cardíaco. “Era todo lo que deseábamos oír”, comenta Krieger. “En ese entonces, creímos que los problemas de reparación cardíaca estaban resueltos”.

Pero había más. Al año siguiente Anversa y su equipo relataron en el New England Journal of Medicine que, en los corazones trasplantados, hasta un 10% de las células cardíacas provendría del propio receptor, sugiriendo que el órgano podría regenerarse a partir de células madre del sistema circulatorio. En 2003, en la revista Cell, el grupo informó que finalmente había identificado células madre específicas del corazón.

Un poco antes habían surgido indicios de que era seguro inocular esas células en el corazón humano. En septiembre de 2001, el cirujano Kimikazu Hamano y otros investigadores de la Universidad Yamaguchi en Japón, informaron en el periódico Japanese Circulation Journal los resultados de un ensayo clínico de seguridad, realizado a los efectos de verificar si el tratamiento no provoca daños en la salud. Luego de efectuar pruebas en perros, inocularon células madre de la médula ósea en el corazón de cinco pacientes sometidos a una cirugía de revascularización cardíaca. Un año después, no se habían registrado síntomas de efectos indeseables, y la circulación local había mejorado en tres de ellos. En octubre del año siguiente, el grupo del cardiólogo Bodo Strauer, de la Universidad de Dusseldorf, en Alemania, presentó en la revista Circulation datos que indicaban una mayor reducción en el área de infarto cardíaco en 10 pacientes tratados con medicamentos y células madre  que en otro grupo de 10 personas que sólo fueron medicadas.

Brasil no se quedó atrás. El cardiólogo Hans Dohmann y su equipo en el Hospital Pró-Cardíaco, en Río de Janeiro, con la colaboración de Emerson Perin, cardiólogo brasileño del Texas Heart Institute, ya habían implantado células madre en el corazón de 14 pacientes con insuficiencia cardíaca crónica en un estudio con 21 participantes (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 88). De los 14 tratados con esas células, 12 sobrevivieron y presentaron aumento en la irrigación y en la capacidad de contracción del órgano, según datos publicados en 2003 en la Circulation. No se registró una mejora significativa en los siete individuos del grupo de control.

Más o menos por la misma época, empezaron a surgir cuestionamientos. Intrigados con los hallazgos de Anversa, varios grupos intentaron replicar sus experimentos sin éxito. Charles Murry, de la Universidad de Washington, y Loren Field, de la Universidad de Indiana, publicaron en 2004 un artículo en la revista Nature afirmando que, contrariamente a lo que Anversa había observado, las células madre de la médula ósea no se transformaban en células cardíacas y el escepticismo al respecto de los trabajos de Anversa recrudeció en los años posteriores llevando a la Universidad Harvard, a donde él se trasladó más tarde, a abrir una investigación sobre algunos estudios, a pedir la retractación de un artículo de 2012 y a poner un manto de sospecha sobre otro de 2011. Y sus hallazgos más antiguos no se reprodujeron, perdiendo credibilidad. “El conocimiento sobre esa área se comportó como un péndulo”, relata Campos De Carvalho, de la UFRJ. “En un principio se creyó que las células madre adultas podrían originar cualquier cosa y años después, las más importantes revistas científicas publicaron artículos señalando que nada de eso ocurría”.

Rafael Dariolli/InCor-USP Un conjunto de células madre del tejido adiposo cultivadas en el laboratorio del InCor para su implante en el corazón de cerdos infartadosRafael Dariolli/InCor-USP

Todavía era poco para revisar lo que parecía ir bien. Los ensayos en curso generalmente eran pequeños (en fase I) y se destinaban a verificar la seguridad del tratamiento. Casi siempre mostraban resultados alentadores, como el que llevó a cabo Dohmann en Brasil. Por entonces, estaban comenzando los estudios de fase II, con mayor cantidad de integrantes y una metodología más rigurosa, comparando el trasplante de células madre con el de un compuesto inocuo (placebo) y seleccionando aleatoriamente lo que se le suministraría a cada paciente.

A medida que se fueron conociendo los resultados de los ensayos fase II, la magia inicial de las células madre adultas comenzó a desvanecerse. El estudio POSEIDON, efectuado con 37 pacientes en Estados Unidos, el BOOST-2, con 153 pacientes en Alemania y Noruega, y el TECAM Trial, que involucró a 120 pacientes en España, indicaron un beneficio más modesto que lo que se había observado con anterioridad.

En Brasil, los datos publicados sobre uno de los mayores ensayos clínicos con miras a evaluar la eficacia de las células madre adultas en la reparación cardíaca tampoco fueron alentadores. El estudio aleatorio multicéntrico de terapia celular en cardiopatías (Miheart), lanzado en 2004 por el Ministerio de Salud, costó 13 millones de reales y su objetivo era el tratamiento de 1.200 pacientes víctimas de infarto, isquemia crónica, cardiomiopatía dilatada y cardiomiopatía causada por mal de Chagas con células madre de la médula ósea.

Ya se concluyeron dos sus cuatro articulaciones y los resultados fueron publicados sin mayor repercusión. Uno de ellos evaluó el injerto de células madre en las arterias que irrigan el corazón para mejorar la función cardíaca en 183 pacientes con Chagas. Otro estudió el efecto de esas células en 160 individuos afectados por cardiomiopatía dilatada, un agrandamiento del corazón que dificulta el bombeo de la sangre. En ambos casos, la mejoría provocada por las células resultó similar a la que presentaron aquéllos que fueron tratados con placebo. Los datos de la tercera vertiente del estudio (infarto) se remitieron para su publicación y tampoco revelaron avances; los del cuarto caso (isquemia crónica) aún se están analizando. De acuerdo a lo que se conoce hasta ahora, no habría razón que justifique el uso de esas células para el tratamiento de los problemas evaluados en el Miheart. Al menos, no para el nivel de gravedad, generalmente elevado, de los casos incluidos en el estudio.

Los estudios de metaanálisis, que recurren a herramientas estadísticas para agrupar ensayos clínicos similares y elevar el número de casos en la búsqueda de efectos más sutiles, tampoco han sido concluyentes por ahora. Una de las razones de ello reside en que hay diferencias en la concepción de los ensayos, por lo cual se dificulta el análisis de los datos en conjunto, dado que la estrategia de trasplante de células madre puede variar (en las arterias o en el músculo cardíaco) y el desenlace ulterior que se mide también puede cambiar (por ejemplo, aumento en la capacidad de bombeo o disminución de la mortalidad). En un comentario publicado en junio de este año en el periódico científico British Medical Journal, Enca Martin Rendon y su grupo, luego de analizar 38 ensayos clínicos, sostienen que es preciso aguardar por los resultados de trabajos con más pacientes antes de poder recomendar o no el uso de células madre adultas en la práctica clínica.

Uno de los estudios que se esperan es el ensayo clínico europeo BAMI, que se propone testear células madre de la médula ósea en 3 mil víctimas de infarto. “Si el BAMI no revela beneficios, no habrá nada más que discutir”, dice Campos de Carvalho. “Será necesario concentrarse en otros tipos de células”. A pesar de su visión crítica, el investigador no se dio por vencido. Retomó las pruebas con animales y, junto a la parasitóloga Maria Terezinha Bahia, de la Universidad Federal de Ouro Preto (Ufop), intenta utilizar células madre del tejido adiposo, más homogéneas que las de la médula ósea, para el tratamiento de canes con Chagas.

Rafael Dariolli y Chrystian J. Alves En verde, células similares a las del corazón, obtenidas a partir de células pluripotentesRafael Dariolli y Chrystian J. Alves

En el InCor, Krieger conserva su optimismo. Para él, el experimento con los cerdos y la revisión del rol de las células madre adultas abren nuevas perspectivas de uso, especialmente, para las extraídas del tejido graso. Junto a Dariolli, atribuyen la mejoría del corazón  de los animales a la capacidad de esas células para tornar menos hostil al ambiente de la lesión. Ellas liberan al menos 30 compuestos. Algunos estimulan la formación de vasos sanguíneos; otros pueden controlar la inflamación y evitar una degradación mayor del tejido privado de sangre. “Estas células no reparan el corazón, pero tal vez incrementen la eficacia de los tratamientos clínicos y quirúrgicos existentes”, dice Krieger. E incluso sospecha que las mismas podrían beneficiar a los pacientes con daños cardíacos menos graves que los tratados en los primeros ensayos clínicos. Enca Rendon, de Oxford, también avizora potencial en esas células –y en células inmaduras del corazón (progenitores cardíacos)– para mitigar la insuficiencia cardíaca, que hoy en día se resuelve con el trasplante del órgano.

En el exterior ya se han puesto en marcha test con células madre, en apariencia, más versátiles. El cardiólogo Eduardo Marbán y su equipo en el Instituto del Corazón Cedars-Sinai, en California, han trasplantado en el corazón de animales y humanos células obtenidas de progenitores cardíacos cultivadas posteriormente en laboratorio. Un ensayo de seguridad, con 17 pacientes víctimas de infarto, apuntó que el procedimiento era seguro y habría reducido la cicatriz del corazón, según un artículo publicado en 2014 en Journal of American College of Cardiology.

En la Universidad de Osaka, en Japón, el cardiólogo Yoshiki Sawa y sus colaboradores implantaron en el corazón de cerdos células cardíacas (cardiomiocitos) humanas obtenidas de células madre pluripotentes inducidas (iPS), células adultas reprogramadas para comportarse como células madre. Los análisis iniciales presentados en agosto de este año en la revista Scientific Reports indican que las células se incorporaron al órgano y mejoraron su capacidad de bombeo de sangre. Pero los resultados no siempre son alentadores. En el marco del Simposio de Medicina Cardiovascular Regenerativa, llevado a cabo en el mes de septiembre en Estados Unidos, Michael Laflamme, del Instituto de Investigación del Hospital General de Toronto, en Canadá, relató sus experimentos con cardiomiocitos humanos obtenidos de células iPS. Cuando se los implantó en el corazón de cerdos, se integraron a la región del infarto, pero no hubo beneficios y, de los siete animales tratados, dos murieron como consecuencia de alteraciones de los latidos cardíacos (arritmia). “Ahora se intenta comprender qué es lo que causa esa arritmia”, relata Campos de Carvalho, quien siguió de cerca el experimento.

“En la ciencia médica, se observan más controversias que certezas”, comenta Rafaela Zorzanelli, profesora de la Universidad del Estado de Río de Janeiro (Uerj), quien, junto a colaboradores, describió la evolución de las investigaciones con células madre en Brasil en un artículo publicado en octubre de 2016 en la revista História, Ciências, Saúde – Manguinhos. “Hoy en día, acaso haya menos expectativas grandilocuentes acerca del uso de células madre. No creo que esto sea un retroceso, sino una perspectiva más realista de lo que puede esperarse de este tipo de biotecnología”.

Proyecto
Genómica cardiovascular: Mecanismos y nuevas terapias – CVGen mech2ther (nº 13/17368-0); Modalidad Proyecto Temático; Investigador responsable José Eduardo Krieger (InCor-USP); Inversión R$ 6.902.193,63


Artículo científico
DARIOLLI, R. et al. Allogeneic pASC transplantation in humanized pigs attenuates cardiac remodeling post-myocardial infarction. PLOS ONE. 27 abr. 2017.

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