Sangre artificial para el tratamiento de pacientes traumatizados

Zosia Chustecka

Conflictos de interés

9 de diciembre de 2016

SAN DIEGO, EEUU. Tal vez transcurra una década antes que se convierta en realidad, pero la presentación fue de gran interés en torno a los eritrocitos  artificiales que se podrían utilizar en pacientes traumatizados.

La principal aplicación es su uso en el campo de batalla, donde un socorrista mezclaría una bolsa de polvo rojo con una bolsa de agua estéril para elaborar sangre artificial que se podría administrar de inmediato a cualquier individuo, sin necesidad de verificar el grupo sanguíneo.

Podría hacer la diferencia entre la vida y la muerte.

Se estima que 25% de las muertes en el campo de batalla de personal militar estadounidense son evitables, y el choque hemorrágico es la causa de muerte en 90% de estos casos, donde los individuos mueren no por daño a los órganos principales, sino porque básicamente se desangran hasta morir antes que puedan ser llevados a un hospital, comentó el Dr. Allan Doctor, profesor de pediatría, bioquímica y biofísica molecular en la Universidad Washington en Missouri, Estados Unidos.

Otra aplicación potencial es para las víctimas de traumatismo, de nuevo para evitar la muerte por hemorragia. El producto podría ser transportado por las ambulancias y helicópteros de rescate, y podría guardarse en estante durante años sin necesidad de refrigeración hasta que se necesitara, a diferencia de la sangre donada, que precisa condiciones de almacenamiento especiales y que tiene un periodo de caducidad, y que tarde o temprano ya no se puede utilizar.

La National Academy of Medicine estima que tan sólo en Estados Unidos se presentan alrededor de 17.000 muertes por traumatismo evitables por año a causa de choque hemorrágico no tratado en la fase prehospitalaria de la reanimación.

Esas aplicaciones potenciales fueron descritas en el 58° Congreso Anual de la American Society of Hematology. El Dr. Doctor informará sobre el desarrollo del nuevo sustitutivo de sangre artificial, conocido como ErythroMer, en una sesión el 5 de diciembre[1] pero dio un avance breve en una rueda de prensa.

"Este es un avance técnico conceptual e importante, ya que este es un sistema que puede captar oxígeno y luego descargarlo en los tejidos, lo cual resuelve muchos problemas", comentó el moderador de la rueda de prensa, Dr. Armand Keating, profesor de medicina e ingeniería biomédica y director del Programa de Terapia Celular en la Red de Salud de la Universidad de Toronto, Ontario.

Dijo que el periodo de 8 a 10 años antes del primer estudio en humanos que el Dr. Doctor describió para el producto "parece un lapso de tiempo realista".

"Todavía se necesita mucha investigación", comentó el Dr. Keating. "Por ejemplo, ¿Cuál es el tiempo de circulación? ¿Cuánto tiempo durarán estas micropartículas? ¿Tienen una quincuagésima parte del tamaño de los eritrocitos, de manera que cuáles son las implicaciones de esto? ¿Tendrán la capacidad de extravasación hacia los tejidos? ¿Pasarán a través del riñón?" dijo.

Nanopartículas en forma de rosquilla

Las células artificiales en forma de rosquilla (ErythroMer) fueron desarrolladas en asociación con Dipanjan Pan, PhD, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

"El producto es una nanopartícula, de aproximadamente una quincuagésima parte del tamaño de un eritrocito y tiene una membrana artificial polimérica sintética que está codificada con "wet-ware", que manipula la afinidad del oxígeno de la partícula para imitar la de un eritrocito", explicó el Dr. Doctor. "Capta el oxígeno y luego lo descarga hacia el tejido".

"En un eritrocito, esto es realizado por una serie compleja de enzimas", dijo. "Tenemos una pequeña molécula que altera la afinidad del oxígeno por la hemoglobina".

La disponibilidad de esta pequeña molécula en la cavidad de la partícula es controlada por la superficie interna de la envoltura de la partícula en respuesta a cambios en el pH sanguíneo, y esto intensifica la adquisición de oxígeno en los pulmones y luego descarga el oxígeno en los tejidos que tienen la máxima necesidad, sobre todo en los que hay ácido láctico. "Actúa como un electromagneto que capta el oxígeno en un lugar y lo libera en otro", comentó el Dr. Doctor.

"Esta es una característica que nunca antes había estado disponible", dijo, describiendo la innovación como un "avance en el diseño".

Las tentativas previas para desarrollar portadores de oxígeno a base de hemoglobina (HBOC) han fracasado, comentan los investigadores en su resumen, debido a las deficiencias de diseño que no conservaban las interacciones fisiológicas de la hemoglobina con el oxígeno (captan oxígeno en los pulmones, pero no liberan eficazmente el oxígeno hacia el tejido) y también con el ácido nítrico (atrapan ácido nítrico, ocasionando vasoconstricción). El diseño de ErythroMer supera estas debilidades al encapsular hemoglobina, controlar la captura y liberación de oxígeno con un nuevo transportador de 2,3-DPG y atenuar la captación de óxido nítrico a través de las propiedades de la envoltura.

"Así que ahora podemos envasar la sangre que transporta la proteína hemoglobina con una pequeña molécula que altera su comportamiento", dijo el Dr. Doctor.

Hasta ahora, la hemoglobina utilizada en el desarrollo de este producto se ha obtenido de sangre donada que ha sobrepasado su fecha de caducidad, pero para evitar el riesgo de contaminación por virus se están realizando investigaciones que permitan la producción futura con hemoglobina recombinante genéticamente producida mediante técnicas de ingeniería en levadura (desarrollada en asociación con la Universidad de Tecnología Chalmers, en Gotenburgo, Suecia).

Asimismo, hay planes para incrementar la producción. Hasta ahora, el producto se ha producido en la Universidad Washington en Saint Louis y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, pero hay planes para la producción a escala a través de la compañía recién creada KaloCyte, una empresa biotecnológica financiada por los Dres. Doctor y Pan, en enero de 2016.

Prueba de concepto en ratones

El estudio de prueba de concepto en ratones modificados mediante ingeniería genética fue realizado en asociación con el Dr. Greg Hare, PhD, de la Universidad de Toronto, Ontario. Utilizando bioluminiscencia, los investigadores demostraron que ErythroMer capta oxígeno en los pulmones y lo descarga en los tejidos, en un patrón no distinguible del observado en un grupo de control de ratones a los que se inyectó su propia sangre.

En otra serie de estudios realizados en ratas, ErythroMer efectivamente reanimó a los animales en estado de choque después de la pérdida aguda de 40% de su volumen sanguíneo, informa el equipo.

El equipo también informó que ErythroMer iguala la característica de fijación de oxígeno de los eritrocitos humanos en una proporción de 90% y dice que esto podría ser suficiente para estabilizar al paciente que sangre, hasta que se pueda disponer de una transfusión sanguínea.

"El prototipo de ErythroMer ha aprobado evaluaciones de "prueba de concepto" y pruebas de laboratorio ex vivo e in vivo iniciales rigurosas", concluyen los investigadores. "En modelos de hemorragia grave y anemia, ErythroMer reconstituye la hemodinámica normal del aporte de oxígeno observada a nivel de sistema, tejido y células".

Los siguientes pasos consistirán en realizar pruebas en animales de grandes especies, la evaluación continua de la toxicidad, la optimización de la farmacocinética y finalmente los estudios en seres humanos. Si todo marcha bien, los investigadores esperan que ErythroMer pueda estar disponible para uso por médicos de campo y primeros socorristas en un lapso de 10 a 12 años.

El desarrollo de ErythroMer ha sido respaldado por el Children’s Discovery Institute en la Universidad Washington y en el Hospital de Niños de S. Louis, Centro Skandalaris en la Universidad Washington y el Programa de Fundamentos de BioSTL. El Dr. Doctor informa participación accionaria en KaloCyte.

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