El año pasado, los científicos lograron un hito histórico al proporcionar a un paciente la primera córnea implantada hecha exclusivamente de células humanas cultivadas en laboratorio.
Trasplantes de córnea se utilizan para tratar cicatrices severas de la córnea e inflamación, lesiones oculares y complicaciones de cirugías oculares. Reemplazan la cúpula clara en la parte frontal del ojo y, por lo general, los tejidos para el procedimiento se obtienen de donantes de órganos tras el fallecimiento. Pero en este caso, se utilizó tejido de una córnea de un donante para crear cientos de implantes mediante técnicas de cultivo en laboratorio y bioimpresión 3D.
Esta tecnología, creada por Precise Bio, una empresa israelí de medicina regenerativa con sede también en Carolina del Norte, produce una estructura transparente y en capas que se asemeja a una córnea sana y natural. El enfoque podría ayudar a reducir la escasez de córneas de donante en todo el mundo, dice la compañía. Un ensayo en etapas tempranas, conocido como ensayo de fase I, está actualmente en curso para evaluar la seguridad de la técnica en pacientes humanos.
Para conocer más sobre la ciencia detrás de las córneas impresas en 3D y los siguientes pasos para su desarrollo, Live Science habló con los cofundadores de Precise Bio, Aryeh Batt y Dr. Anthony Atala.
Neelanjana Rai: ¿Cómo se obtienen y preparan la mayoría de las córneas para trasplantes actualmente?
Anthony Atala: Por lo general se recuperan de donantes fallecidos dentro de las pocas horas posteriores a la muerte y luego se almacenan. Pasan por un proceso de cribado y pruebas, y luego se conservan hasta su implante —normalmente dentro de un par de semanas— antes de trasplantarlas a los pacientes que las necesitan.
NR: ¿Existen problemas o limitaciones con este enfoque?
AA: Absolutamente. De hecho, la disponibilidad es un desafío importante. Existe un suministro de donantes muy limitado y una notable escasez mundial de córneas aptas para trasplante, lo que significa que muchos pacientes no tienen acceso a córneas para implante, lo cual es un déficit enorme.
Aryeh Batt: Hoy, para cada trasplante de córnea realizado en todo el mundo, aproximadamente 70 personas siguen sin una porque no hay suficientes córneas de donante. Hay entre 12 millones y 15 millones de personas en todo el mundo que necesitan un trasplante de córnea y no tienen acceso a tejido donante.
AA: El objetivo último es eliminar por completo la escasez de estas córneas.
NR: ¿Cómo pretende la aproximación de Precise Bio resolver esos problemas?
AB: En Precise Bio, lo que hacemos es fabricar tejidos, partiendo de una córnea donante como nuestro primer producto. Empezamos aislando las células y desarrollando un proceso propio para proliferarlas y hacerlas crecer. A partir de un único tejido donante, podemos generar suficientes células, un banco de células, para fabricar más de 400 nuevas córneas, lo cual puede resolver de manera efectiva la escasez de tejido donante asociado a los trasplantes de córnea.
Además, hay varias ventajas adicionales de nuestro tejido. Por ejemplo, es mucho más fácil de trasplantar que el tejido donante. Lo diseñamos con propiedades mecánicas muy únicas, lo que acorta los tiempos de operación y facilita mucho el procedimiento para el cirujano.
Otra ventaja es que, como imprimimos las células, podemos definir con precisión la densidad celular del tejido. Mientras que un tejido donante estándar aporta alrededor de 2,000 a 2,500 células por milímetro cuadrado, nuestro tejido tiene más de 4,000 células por milímetro cuadrado. Esto significa que el resultado óptico de nuestro tejido se espera sea superior al del tejido donante.
[Nota del editor: Los estudios de laboratorio y en animales muestran resultados prometedores respecto a la facilidad de la cirugía para insertar los implantes, así como la densidad celular dentro del tejido impreso. Sin embargo, los ensayos clínicos en humanos aún están en curso y, por lo tanto, las afirmaciones de que este tejido impreso funcione mejor que el tejido humano donante deben ser confirmadas.]
Otra ventaja importante de nuestro tejido, además de la disponibilidad, es que está completamente probado. Tenemos una línea de producción. Y en la línea de producción, el tejido pasa por una prueba de control de calidad completa, que también incluye virus y hongos. Así que cuando recibes una córnea de nuestra línea de producción en lugar de una córnea de donante, la nuestra está completamente probada y sometida a control de calidad. No existe la posibilidad de que haya un virus o hongo que luego afecte el tejido en el ojo del paciente. Así que estas son las ventajas de nuestro tejido frente a un tejido donante tradicional que existe como tratamiento hoy.
[Nota del editor: Las córneas donantes tradicionales ya se someten a rigurosas pruebas de seguridad, incluyendo pruebas de sangre del donante para enfermedades infecciosas, como VIH y hepatitis, junto con controles de cultivo de tejidos de la trasplantación para contaminación fúngica y bacteriana. El modelo de fabricación de Precise Bio permite pruebas en lotes controladas a lo largo de la producción y hasta la trasplantación.]
NR: ¿Cómo funciona la tecnología y cómo garantiza su sistema de impresión que la córnea sea uniforme y suave para que la luz pueda atravesarla?
AB: La tecnología no es solo la impresora; la impresora es simplemente la herramienta de producción con la que fabricamos el tejido. La tecnología es una combinación de varios elementos. Cuando miramos los tejidos naturales del cuerpo, están formados por células y la ECM [matriz extracelular], que es el material estructural. Cuando fabricamos un tejido, partimos de estos dos componentes, tratando de mantenernos lo más cerca posible del tejido natural usando células humanas y materiales naturales [como colágeno y ECM].
El proceso de fabricación combina la ECM —en la mayoría de los casos, un material a base de colágeno humano— en dos capas. Una capa está hecha de colágeno, y sobre esa capa de colágeno imprimimos las células. Cuando hablo de imprimir células, piensa en una impresora de color estándar con cartuchos rojo, verde y azul; en nuestra impresora, cargamos células endoteliales humanas [células planas que forman revestimientos en el cuerpo]. Hacemos fluir estas células a través de la boquilla de impresión dentro de un material llamado bio-tinta, y cada pulso láser deposita las células. Esto nos permite colocar las células en la estructura anatómica exacta que ocupan en el cuerpo. Después de la impresión, transferimos manualmente el tejido desde la impresora a un incubador, aunque este manejo final será completamente robótico y automatizado en el futuro.
NR: El implante puede enrollarse, cargarse en un inyector, y luego desenrollarse dentro del ojo. ¿Qué hace que el material impreso sea lo suficientemente flexible para hacer esto sin romperse?
AA: Básicamente, estamos usando el mismo material que está presente en tu propia córnea [colágeno] para mantener la flexibilidad, y la impresora nos permite depositar las células exactamente donde se requieren.
NR: ¿La plataforma tiene “resolución de una sola célula”? ¿Por qué es importante?
AB: El hecho de que podamos colocar célula por célula nos permite imitar la estructura anatómica, la estructura exacta del tejido de nuestro cuerpo. Depositar células una a la vez con una viabilidad muy alta nos da una gran ventaja para replicar lo que el cuerpo naturalmente espera.
AA: La mejor forma de explicarlo es que la naturaleza ya ha descubierto el mejor diseño a través de la evolución. Lo que hace esta tecnología es replicar eficazmente lo que la naturaleza ya logró.
NR: Dices que estos implantes podrían congelarse y enviarse a todo el mundo — ¿se ha probado?
AB: Aunque actualmente estamos llevando a cabo nuestro estudio de fase I en Israel, el desarrollo del producto ha incluido pruebas extensas sobre el envío. Enviamos el producto desde el Medio Oriente a EE. UU. y de regreso y trasplantamos el tejido en animales para verificar que funcione después del tránsito internacional. Tuvimos que evaluar tiempos de envío, entornos de transporte y cómo mantener las propiedades del tejido a bordo de un avión.
Para ayudar en eso, también desarrollamos varias tecnologías relacionadas con la criopreservación de las células y la preservación previa de los tejidos, lo que nos permite, al final del día, disponer de un mecanismo de suministro a demanda para poder fabricar en cualquier lugar y enviarlo a cualquier parte del mundo para el beneficio del paciente a nivel mundial. Actualmente, nuestro tejido se envía de manera muy similar al tejido que se envía desde un tejido donante, con una vida útil de alrededor de cuatro o cinco días.
NR: Recientemente realizaron el primer trasplante mundial de estas nuevas córneas como parte del ensayo. ¿Podrían describir el procedimiento y qué tan bien funcionó?
AA: La primera paciente había sido legalmente ciega (en el ojo tratado) durante 14 años.
AB: Esta paciente específica tenía una córnea que no funcionaba y ni siquiera podía contar dedos antes del procedimiento. Esto se debía a queratopatía bullosa pseudóquica, una condición en la que la córnea se hincha de forma permanente y forma ampollas de líquido tras la cirugía de cataratas.
Ella ha pasado ya a nueve meses desde su trasplante y ve bien. Después de varias semanas, ya pudo leer el menú en un restaurante y los subtítulos en la televisión. Lo más importante de este resultado es que ahora puede ver con normalidad —gracias a su nueva córnea.
Continuamos su seguimiento y volveremos a revisarla en el punto de nueve meses y luego al año. Así es, esencialmente, como trabajamos con todos nuestros pacientes. Ahora, ya contamos con cinco pacientes [que recibieron los nuevos trasplantes].
AA: [Según los participantes del ensayo que han tratado hasta ahora] los pacientes se recuperan de manera similar a las personas que reciben un trasplante tradicional de córnea; la recuperación visual ocurre rápidamente al principio, pero continúa mejorando con el tiempo, con la recuperación inicial ocurriendo dentro de días a semanas.
NR: ¿Existe algún riesgo de rechazo inmunológico con este tipo de implante?
AA: Con las técnicas actuales que utilizan córneas de donantes fallecidos, la córnea se considera “inmunoprivilegiada”, lo que significa que presenta características que reducen la respuesta inmunitaria. Debido a que no tiene vasos sanguíneos ni vasos linfáticos, el riesgo de rechazo es mucho menor que con otros órganos trasplantados.
Por supuesto, siempre existe un pequeño riesgo con cualquier procedimiento médico, pero incluso con córneas bioimpresas humanas, el riesgo es muy bajo y la mayoría de los episodios de rechazo pueden revertirse si se tratan de inmediato.
AB: Siempre hay cierto riesgo de rechazo en el ojo, pero se maneja con esteroides muy leves. En las primeras semanas, la frecuencia de las gotas es mayor; luego, a medida que el paciente avanza, reducimos la necesidad de estos esteroides.
NR: ¿Cuáles son los próximos pasos para desarrollar este tratamiento?
AB: Estamos en proceso de desarrollar una criopreservación de mayor duración del tejido, y completaremos el ensayo de fase I en 2026, finalizando los trasplantes. Y luego avanzaremos a una etapa más avanzada. Planeamos trasplantar a 10 pacientes adicionales hasta fin de año [como parte del ensayo en curso].
Después de la fase I, presentaremos una solicitud de Nuevo Fármaco en Investigación [IND] a la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA), para realizar estudios más avanzados. Las solicitudes IND aprobadas otorgan permiso para administrar un medicamento o producto biológico nuevo no aprobado a los participantes de ensayos clínicos. El enfoque principal de este estudio será en los EE. UU., mientras se mantienen sitios clínicos en Europa e Israel, y se exploran regiones con alta demanda como la India.
En el futuro, los estudios ampliados planificados para 2027 se abrirán a otros pacientes con otras indicaciones de salud [como diabetes o hipertensión].
NR: ¿Qué plazo prevén para obtener la aprobación completa de estas nuevas córneas biimpresas?
AB: Prevemos la distribución comercial de nuestras córneas en los EE. UU. para 2030, seguida de expansiones a Europa y otras regiones.
AA: Estos estudios actuales todavía están en sus etapas muy tempranas, por lo que estamos evaluando cuidadosamente la tecnología y siguiendo a los pacientes a largo plazo para asegurar que el enfoque pueda ampliarse con éxito. En cuanto esa base esté completa, la siguiente fase se moverá en los EE. UU.
Esta entrevista fue editada ligeramente para mayor claridad y extensión.
Este artículo es solo para fines informativos y no pretende ofrecer asesoramiento médico.
