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Inmunología

La batalla entre células

En un tratamiento experimental testeado por primera vez en Brasil se utiliza el propio sistema de defensa del paciente para combatir el cáncer

Imagen de microscopía electrónica que muestra una célula tumoral (en blanco) bajo el ataque de dos linfocitos T, coloreados artificialmente (en rojo)

Rita Elena Serda/ Instituto Nacional del Cáncer (NCI)/ Duncan Comprehensive Cancer Center at Baylor College of Medicine

Cuando arribó al Hospital de Clínicas de la Universidad de São Paulo en Ribeirão Preto (USP-RP) en agosto de este año, Vamberto Luiz de Castro no esperaba vivir mucho más. Padecía un cáncer avanzado y había perdido casi 20 kilos en los meses previos. En 2017, este empleado público jubilado de Belo Horizonte había sido diagnosticado con un linfoma derivado de la proliferación de los linfocitos B. En las personas sanas, esas células producen anticuerpos contra virus, bacterias y otros elementos extraños al organismo. Pero en los pacientes con cáncer se multiplican en forma descontrolada. Los médicos que atendieron inicialmente a De Castro intentaron combatir la enfermedad con fármacos y terapia de radiación. Ante la ineficacia de los tratamientos, le dieron un año más de vida. El jubilado de Minas Gerais se encontraba bajo cuidados paliativos, y se le suministraba morfina para soportar el dolor, cuando su hijo Pedro Augusto se enteró de la existencia de un tratamiento innovador y riesgoso que comenzaría a ofrecerse en forma experimental en Brasil.

En Ribeirão Preto, científicos al mando del hematólogo Dimas Tadeu Covas habían concluido poco tiempo antes el desarrollo de una terapia inédita en Latinoamérica y se aprestaban a ofrecerla como tratamiento compasivo (cuando se han agotado las alternativas terapéuticas) para pacientes con dos tipos de cáncer, uno de ellos, el que padecía De Castro. Su nombre es complicado: terapia con linfocitos T con receptores quiméricos del antígeno, o bien, en su versión abreviada en inglés, CAR-T cell therapy.

En ese tratamiento, el equipo médico extrae un tipo de células de defensa –los linfocitos T– de la sangre del paciente (para evitar el rechazo) y las modifica genéticamente en laboratorio para que identifiquen y destruyan células tumorales. En los individuos sanos, los linfocitos T naturalmente reconocen y eliminan células enfermas, como en el caso de las tumorales. Estas, no obstante, a veces escapan de eses centinelas del cuerpo. Pero durante los últimos 30 años se ha descubierto cómo darles una mano a los linfocitos T para ayudarlos a ejecutar esta tarea. Bastaba con insertarles en el genoma la fórmula de una proteína que se encuentra expuesta en su superficie externa y tiene afinidad por las células que han de destruirse, una estrategia que funciona bien contra los linfocitos B.

Este tratamiento, dominado en forma reciente por el grupo de la USP, constituye una forma prometedora para combatir los tumores causados por la proliferación de los linfocitos B resistentes a la quimio y la radioterapia. El primero que demostró su viabilidad fue el inmunólogo israelí Zelig Eshhar, en 1989. Desde entonces han venido surgiendo grupos en Estados Unidos que perfeccionaron la manipulación de las células y la seguridad de la terapia, probada por primera vez en seres humanos hace alrededor de 10 años. El desarrollo de variantes del tratamiento despegó en 2013 y hoy en día existen alrededor de 680 versiones en diferentes fases de desarrollo.

A pesar de esta explosión de posibilidades, solo hay dos terapias con células CAR-T que se comercializan para uso clínico. Una es para el tratamiento de un tipo de leucemia (cáncer de la sangre) y otra para combatir linfomas, en ambos casos derivados de la proliferación de los linfocitos B.

La primera fue desarrollada en la Universidad de Pensilvania, en Estados Unidos. Esa terapia fue aprobada por la agencia reguladora de medicamentos estadounidense (FDA) para la leucemia linfoblástica aguda de células B resistente a los medicamentos convencionales. En aquel país, este tratamiento al que se denominó Kymriah, cuesta  475 mil dólares, aparte del costo hospitalario. Una revisión que salió publicada en 2018 en el New England Journal of Medicine indica que de un 70% a un 90% de los pacientes tratados presentan remisión del cáncer inmediatamente después de la aplicación de esa terapia. Con el tiempo, se registra un 25% de casos de leucemia reincidente.

En el Instituto Nacional del Cáncer (NCI, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos idearon el segundo tratamiento, que se comercializa bajo el nombre de Yescarta, contra linfomas de linfocitos B que no ceden ante las terapias convencionales, tal como es el caso del jubilado mineiro. Su costo es de 370 mil dólares, que no obstante resulta prohibitivo para muchos que podrían beneficiarse del mismo. De un 65% a un 85% de los pacientes con linfoma de linfocitos B grandes inicialmente exhibe reducción del tumor, pero solo la mitad de ellos responde en forma completa y duradera.

Como ninguna de esas terapias está aprobada en Brasil, una alternativa para De Castro sería buscarla en el exterior. El problema era el costo. El procedimiento costaría casi 1 millón de dólares, declaró el jubilado al pódcast del periódico O Globo en el mes de octubre, días después de recibir el alta en el Centro de Terapia Celular (CTC) de la USP en Ribeirão Preto, donde recibió el tratamiento con las células CAR-T.

“En 2018, nuestro grupo ya había dominado el ciclo de producción de esas células y estaba en condiciones de atender a los primeros pacientes”, relata Covas, coordinador del CTC, uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid) patrocinados por la FAPESP, y actual director del Instituto Butantan. “Son pocos los lugares en el mundo capaces de proporcionar este tratamiento”. Por prudencia, el equipo pospuso la oferta de terapia en modo compasivo hasta que el hematólogo Renato Cunha regresara del NCI, donde pasó una temporada aprendiendo a manejar los efectos colaterales, que son intensos y pueden causar la muerte.

Las células CAR-T inoculadas en la sangre inician una persecución. Cuando encuentran un linfocito B se adhieren a él y emiten una lluvia de compuestos químicos (citocinas) que lo matan, tanto en caso que sea sano como tumoral. Ese baño químico, la tormenta de citocinas necesaria para eliminar las células tumorales, es un síntoma de que el tratamiento está funcionando. Sin embargo, en altos niveles, esos compuestos bajan la presión sanguínea y provocan extravasación de líquidos a los órganos.

“Un efecto adverso preocupante es el edema cerebral”, informa el inmunólogo estadounidense Kenneth Gollob, jefe del Grupo de Inmunología Traslacional del ACCamargo Cancer Center, en São Paulo, que busca nuevos blancos para las células CAR-T. Para lidiar con esos efectos se necesita contar con un equipo clínico bien preparado, además de contar con acceso rápido a una unidad de terapia intensiva y a medicamentos para controlar los efectos colaterales de la tormenta de citocinas”, dice Covas.

Cuando De Castro acudió a la primera consulta en Ribeirão Preto, el grupo del CTC ya tenía linfocitos T de otros pacientes en preparación para el primer tratamiento. Empero, la gravedad de su caso indujo a los médicos a alterar el orden de los procedimientos. El linfoma había progresado rápidamente y se había expandido al interior de los huesos. El paciente sufría dolores lacerantes y fiebre intermitente, aparte de sudoraciones que, por las noches, empapaban su ropa y la cama. “En esa fase, las células tumorales se reproducen con tanta rapidez y su metabolismo es tan elevado que es como si el paciente practicara una actividad física cuando duerme”, relata Covas.

La decisión de ofrecer el tratamiento había estado precedida de una extensa preparación. El CTC, estructurado desde hace dos décadas, cuenta con una amplia experiencia en trasplantes de médula ósea y había sido pionero en el país en el uso de células madre para el tratamiento de enfermedades autoinmunes, tales como la diabetes tipo 1. El perfeccionamiento en la producción de células CAR-T, los resultados prometedores en los test in vitro y con animales, así como los primeros tratamientos exitosos en humanos, llevaron al grupo de Ribeirão Preto a abocarse al dominio de las etapas necesarias para, de manera independiente, crear una línea de producción de células CAR-T.

Una forma de producir esas células requiere el uso de virus. Son ellos los que insertan en el genoma de los linfocitos T los genes con la fórmula de las proteínas que los guían hacia los linfocitos B. En general, cada grupo de investigación o empresa farmacéutica desarrolla una estrategia de producción y patenta sus etapas o las mantiene en secreto. Por esta  razón, el equipo de la USP optó por crear la suya propia. “Inicialmente, la idea era comprarle los virus a laboratorios estadounidenses”, relata la bióloga Virginia Picanço e Castro, del CTC, coautora del libro intitulado Chimeric antigen receptor T Cells, que será publicado en 2020 (editorial Humana Press). “Como la importación es compleja y cara, decidimos desarrollar esa etapa aquí”.

Fueron necesarios cuatro años de trabajo, incluso con la capacitación en el exterior, para dominar las etapas de producción del vector viral y de multiplicación de los linfocitos T genéticamente modificados. Picanço e Castro pasó una temporada en la Universidad Purdue, en Estados Unidos, aprendiendo a preparar el virus y, mientras tanto, la química Amanda Mizukami fue a la Universidad de Washington a estudiar el cultivo de los linfocitos modificado genéticamente. Ambas etapas son esenciales para el desarrollo de la terapia y, al regresar a Brasil, las investigadoras las implementaron en Ribeirão Preto.

En la USP, Picanço e Castro y su equipo aprendieron a generar una versión inofensiva del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) para insertar los genes en los linfocitos T. El ingeniero biotecnológico Pablo Moço produjo una variante del virus libre de los genes que lo tornan nocivo y Mariane Tirapelle, también ingeniera biotecnológica, trabaja para perfeccionar la producción y abaratarla. Luego de incorporarle al material genético del virus los genes que van a insertarse en los linfocitos T, Mizukami se ocupó de multiplicar en laboratorio las células genéticamente modificadas. En los test in vitro, las células CAR-T del CTC eliminaron al 90% de los linfocitos B en un día. Según los resultados publicados en octubre en la revista Hematology, Transfusion and Cell Therapy, las mismas también controlaron el linfoma de células B en ratones.

“Ese avance tecnológico fundamental fue posible porque ya teníamos expertise en montaje y manipulación de vectores virales y en el cultivo de células en biorreactores, todo ello siguiendo las buenas prácticas de fabricación que exige la terapia en seres humanos, desarrolladas para la realización de trasplantes de médula ósea”, relata Covas. “Dominamos todo el ciclo y solo pudimos hacerlo en el sector de salud pública en función de la inversión en investigación realizada por las agencias de financiación como la FAPESP y el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico [CNPq]”. En total, fueron 20 las personas del Cepid que tomaron parte en el desarrollo del tratamiento: cinco médicos, cinco investigadores, siete alumnos de posgrado y pasantes posdoctorales, aparte de tres técnicos de laboratorio.

Al comienzo del mes de agosto, el equipo médico del CTC extrajo linfocitos T de Vamberto De Castro y los envió al laboratorio para su manipulación genética. Alrededor de 40 días más tarde, el 9 de septiembre, internaron al jubilado para implantarle nuevamente sus células, ahora transformadas en CAR-T. Dos días después de la inoculación, el efecto comenzó a tornarse evidente: se pudo reducir la morfina y sobrevino la tormenta de citocinas. De Castro entró en shock circulatorio. La presión sanguínea descendió y fue necesario hidratarlo, además de suministrarle anticuerpos para contener a las citocinas. Cuatro días más tarde ya se encontraba mejor y pasó a la habitación común. “Un mes después del trasplante ya no quedaban evidencias de linfocitos B neoplásicos en sangre y los exámenes por imágenes mostraban una reducción drástica del linfoma”, dice Covas.

El 11 de octubre, De Castro obtuvo el alta y se fue a su casa. Se lo considera en remisión clínica con evolución favorable y será monitoreado por los médicos de Ribeirão Preto durante los próximos años. La protección de las células CAR-T durará mientras ellas permanezcan vivas en el organismo. No obstante, algunos de los pacientes que pasan por el mismo tratamiento pueden volver a generar el mismo tumor, ya sea porque las células CAR-T se tornan inactivas, o bien porque las células neoplásicas sufrieron alteraciones que les permiten esquivar a los linfocitos genéticamente modificados.

“Este resultado constituye un indicio importante de que la terapia funciona”, dice el biomédico Martín Bonamino, del Instituto Nacional del Cáncer (Inca) en Río de Janeiro. “Como el tratamiento es reciente, aún es prematuro saber si habrá o no reincidencia”, pondera el investigador, quien desde hace 15 años trabaja en el desarrollo de las células CAR-T.

Un sistema robotizado
“El caso tratado en Ribeirão Preto demuestra que la ciencia brasileña está capacitada para el desarrollo de terapias altamente sofisticadas”, comenta Kenneth Gollob, quien junto al hematólogo Jayr Schmidt Filho trabaja para implementar un centro de inmunoterapia celular en el ACCamargo.

Para el hematólogo Nelson Hamerschlak, de la Facultad de Ciencias de la salud ligada al Hospital Israelita Albert Einstein, en São Paulo, se trata de un premio al esfuerzo de un grupo con gran experiencia en terapia celular. En el Einstein, los equipos de Hamerschlak y de la biomédica Luciana Marti crearon recientemente vectores y elaboraron secuencias de ADN codificando fragmentos de una proteína de un virus (citomegalovirus) para insertarlos en linfocitos T. Este procedimiento inducirá a que los linfocitos T ataquen tanto a los linfocitos B como al citomegalovirus, que puede dañar los órganos de los pacientes sometidos a trasplantes de médula ósea. En lugar de montar una estructura compleja como la de la USP, el grupo del Einstein optó por adquirir un dispositivo que produce esas células en forma automatizada y que se lo está testeando en centros estadounidenses.

Los resultados prometedores del tratamiento llevaron a una diversificación en las técnicas de producción y de los objetivos de las CAR-T. En septiembre de 2018 había 679 terapias diferentes, que abarcaban 1.624 patentes, según un estudio elaborado por los grupos de Picanço e Castro y de Geciane Porto, investigadora en el área de gestión de la innovación y emprendimientos de la Facultad de Economía, Administración y Contabilidad de la USP-RP. El trabajo, publicado en el mes de noviembre en la revista Human Vaccines & Inmunotherapeutics, indica que una parte importante de esos tratamientos (218) tenía como objetivo los linfocitos B, asociados a los tumores hematológicos. Sin embargo, se habían desarrollado otros 95, que estaban en fases iniciales de prueba, contra tumores sólidos, que afectan al cerebro, mama y otros órganos.

Más allá de tratar de ampliar las posibilidades de la terapia, diversos grupos exploran técnicas más simples y seguras de alterar los linfocitos T. En el Inca, el equipo de Bonamino trabaja en una estrategia de producción de células CAR-T que no requiere del uso de virus. En esa técnica se utilizan fragmentos de ADN denominados transposones para insertar los genes deseados en los linfocitos T. Los transposones cambian de posición en el genoma. Con todo, hace un tiempo, se desarrolló una variedad apodada “bella durmiente”, que puede aplicarse en forma terapéutica.

A partir de esa estrategia, el grupo del Inca produjo células CAR-T que simultáneamente combaten a los linfocitos B neoplásicos y al virus Epstein-Barr, que puede causar leucemia en individuos con el sistema inmunológico debilitado. Esas células CAR-T se mostraron eficientes en test con células in vitro y en ratones con leucemia, según un estudio que salió publicado en abril en la revista Human Gene Therapy. En un trabajo más reciente, Bonamino y su equipo demostraron que quizá sea posible saltarse la etapa de la multiplicación  in vitro de las células CAR-T, que insume días de preparación y puede agotarlas. “Estamos caracterizando cada etapa de esos protocolos previo a su testeo en pacientes”, dice el científico del Inca.

En el caso de que los estudios en curso confirmen la eficacia de las células CAR-T contra leucemias y linfomas, esta terapia podría convertirse en una alternativa al uso de anticuerpos, que necesitan administrarse de por vida, y al trasplante de médula ósea, más agresivo. Los cálculos iniciales realizados por Bonamino indican que cada año, alrededor de 900 brasileños con uno de esos tipos de cáncer podrían ser candidatos al tratamiento con las células genéticamente modificadas.

El desafío consistirá en hacerlo accesible para una cantidad mayor de pacientes. “Por ahora, cada país busca una salida”, dice Covas. Él estima que la terapia utilizada en Ribeirão Preto habría costado por lo menos 100 mil reales. Ese monto incluye los gastos hospitalarios y de insumos, además del tiempo de trabajo del equipo, y es inferior al del tratamiento comercial porque aprovecha la infraestructura disponible en la universidad.

En Inglaterra, por ejemplo, el gobierno negoció con las empresas farmacéuticas la compra de los tratamientos por un valor inferior al del mercado para ofrecerlos en el sistema público de salud. Para Gollob, del ACCamargo, los precios descenderán si los resultados siguen siendo positivos y la población exige acceso al tratamiento. “La creación de plataformas nacionales que permitan producir células CAR-T a gran escala también podría colaborar para reducir el costo”, sostiene.

En la actualidad, el equipo de Ribeirão Preto estima que tiene capacidad para tratar a dos pacientes cada 40 días (no informan si ya iniciaron otro tratamiento), pues la capacidad de producción de las células aún es acotada. “Nuestro grupo dominó la totalidad del ciclo de producción de esas células. Debemos ampliar la capacidad de producción, mediante una inversión relativamente modesta”, explica Covas. Se calcula que serían necesarios alrededor de 10 millones de reales. Por el momento, resulta difícil calcular la economía potencial que el tratamiento podría generar para el sector público de la salud. “El paciente que tratamos padecía cáncer desde hacía dos años y había sido tratado con cuatro terapias distintas en el Sistema Único de Salud”, recuerda Covas.

Proyectos
1. Centro de Terapia Celular (CTC) (n° 13/08135-2); Modalidad Centro de Investigación, Innovación y Difusión; Investigador responsable Dimas Tadeu Covas (USP); Inversión R$ 45.925.435,79
2. INCT 2014: En células madre y terapia celular en casos de cáncer (nº 14/50947-7); Modalidad Proyecto Temático; Investigador responsable Dimas Tadeu Covas (USP); Inversión R$ 3.324.699,34 (CNPq/ FAPESP).

Artículos científicos
PICANÇO-CASTRO, V. et al. Establishment of a simple and efficient platform for car-t cell generation and expansion: from lentiviral production to in vivo studies. Hematology, Transfusion and Cell Therapy. 9 oct. 2019.
PICANÇO-CASTRO V.; PEREIRA, C. G.; et al. Emerging CAR T cells therapies: clinical landscape and patent technological routes. Human Vaccines & Immunotherapeutics. 8 nov. 2019.
CHICAYBAM, L. et al. CAR T cells generated using Sleeping Beauty transposon vectors and expanded with an EBV-transformed lymphoblastoid cell line (LCL) display antitumor activity in vitro and in vivo. Human Gene Therapy. v. 30, n. 4, p. 511-22. Abr. 2019.

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