Una terapia biofotónica elimina virus y bacterias en órganos destinados a trasplantes

Este método, desarrollado por científicos de Brasil y Canadá, puede evitar la transmisión de enfermedades a los receptores

Por Peter Moon  |  Agência FAPESP – Científicos brasileños y canadienses desarrollaron una nueva técnica que permite descontaminar órganos destinados a trasplantes mediante el empleo de radiación ultravioleta y luz roja. Y su descripción salió publicada en la revista Nature Communications.

Este trabajo cuenta con el apoyo de la FAPESP y se llevó a cabo parcialmente en el Centro de Investigaciones en Óptica y Fotónica (CEPOF), con sede en la Universidad de São Paulo (USP) de la localidad paulista de São Carlos, en Brasil.

“Esta técnica biofotónica es revolucionaria, pues ayuda a evitar la transmisión de enfermedades durante los trasplantes de órganos”, dijo Vanderlei Bagnato, director del Instituto de Física de São Carlos (IFSC) y coordinador del CEPOF, uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) que cuentan con el apoyo de la FAPESP.

El grupo de Bagnato trabajó en colaboración con investigadores de la Universidad de Toronto, en Canadá, que alberga al mayor programa de trasplantes de pulmón del mundo, con 197 cirugías realizadas en 2018. Según el coordinador del servicio, Marcelo Cypel, uno de los obstáculos para la realización de los procedimientos reside en la necesidad de descontaminar los órganos que se trasplantarán, fundamentalmente cuando se trata de donantes portadores del virus de la hepatitis C.

“Ya se han realizado diez ensayos con pacientes [aplicando la terapia biofotónica]. En ocho casos, esta nueva técnica se mostró capaz de reducir significativamente la carga viral de los órganos destinados a trasplantes. En otros dos, el procedimiento prácticamente eliminó la presencia de virus”, comentó Cypel.

Este método aparece descrito en el artículo intitulado Inactivating hepatitis C virus in donor lungs using light therapies during normothermic ex vivo lung perfusion. Los científicos hicieron uso de luz ultravioleta y luz roja para reducir la carga viral y bacteriana de los órganos destinados a trasplantes, evitando así que enfermedades como la hepatitis se transmitan a los receptores.

Aparte de la FAPESP, también financiaron esta investigación el Canadian Institutes of Health Research, del Toronto General & Western Hospital Foundation, y el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) de Brasil.

Según Bagnato, esta técnica se desarrolló primeramente para tratar pulmones, pero está adaptándosela a hígados y riñones. “Esto mejorará mucho las condiciones posoperatorias de los trasplantados y, al mismo tiempo, permitirá aprovechar mejor determinados órganos que en la actualidad, dependiendo del nivel de contaminación, se desechan", dijo.

La descontaminación en dos pasos

En el caso de los trasplantes de pulmón, se reemplaza la sangre del órgano que se trasplantará por un líquido de preservación, en un procedimiento al que se conoce con el nombre de perfusión, desarrollado en Canadá por Cybel.

“Con la perfusión se logra reducir la carga viral y bacteriana, pero no se la elimina. Esto obliga al paciente a someterse a un tratamiento con antibióticos y antivirales durante los tres meses posteriores al trasplante”, explicó el científico.

“Al pensar maneras de disminuir aún más o incluso eliminar la carga viral de los órganos destinados a trasplantes, específicamente el virus de la hepatitis C, consideré la posibilidad de emplear métodos de descontaminación mediante luz ultravioleta, que son comunes en la descontaminación de sangre, por ejemplo. Así fue como hace unos cuatro años se puso en marcha nuestra colaboración con Bagnato y su equipo de São Carlos. Él y sus colaboradores vinieron a visitarnos, se interiorizaron al respecto del problema y, al cabo de un mes solamente, nos enviaron un primer prototipo de la máquina de descontaminación con radiación ultravioleta”, comentó Cypel.

“La técnica de descontaminación biofotónica que se desarrolló en los laboratorios de São Carlos consiste en la aplicación de dos procedimientos específicos que se concretan simultáneamente”, explicó Cristina Kurachi, docente del IFSC que toma parte en el proyecto.

Durante el proceso de perfusión, mientras los investigadores hacen circular el líquido en el pulmón que se trasplantará, se agregan moléculas en el tejido pulmonar y la descontaminación biofotónica se concreta directamente en el órgano, que es expuesto a la radiación de luz roja con una longitud de onda de 660 nanómetros (nm). Dicha radiación, por acción fotodinámica oxidativa, elimina los microorganismos adheridos al tejido.

Al mismo tiempo, la carga viral es también transportada por el líquido circulante, que se encuentra en constante descontaminación al recibir radiación ultravioleta de una longitud de onda de 254 nm.

“La función de la radiación ultravioleta consiste en destruir directamente a los microorganismos, mediante la rotura de las moléculas presentes en bacterias y virus. De este modo, las bacterias se mueren y los virus quedan totalmente inactivados. En tanto, con el baño de luz roja, la acción de descontaminación transcurre de manera indirecta, mediante fotosensibilización”, dijo Kurachi.

Esta terapia biofotónica comprende la introducción de un fármaco fotosensibilizante en el líquido de perfusión. La activación del fármaco requiere la presencia de moléculas de oxígeno (existentes en los virus) y la irradiación de luz en una longitud de onda específica (la luz roja de 660 nm). Una vez que la droga fotosensibilizante es bañada por la luz roja, sus moléculas absorben energía. Dicha energía se traslada a las moléculas de oxígeno de los virus, que se vuelven extremadamente oxidantes y provocan daños irreversibles a las membranas y al material genético de las diversas cepas virales, que incluyen al virus de la hepatitis C (VHC) y al del sida (VIH-1).

“El líquido de preservación de la perfusión es especial y es muy caro. Está compuesto de manera tal de preservar al órgano. Debido a su costo, se utiliza una cantidad mínima en los procedimientos. Ahora, con el desarrollo de esta técnica y de este equipamiento, tan sólo un litro del líquido puede circular por el órgano centenas de veces y limpiarlo completamente de contaminantes”, dijo Bagnato.

Este método se puso a prueba primeramente en pulmones humanos rechazados para trasplantes, con el fin de verificar si la carga viral presente en los tejidos podría reducirse con el baño de radiación. Según Cypel, dicha carga viral cayó drásticamente luego del procedimiento.

“El paso siguiente consistió en 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, cosa que no sucedió”, dijo Cypel.

En última instancia, se pusieron en marcha los ensayos con pacientes. “En los primeros diez trasplantes que realizamos, 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 hubo que aplicarles a los pacientes un tratamiento antiviral durante tres meses”, dijo.

“Fue importante verificar que el virus reaparecía en los análisis de laboratorio de los pacientes al cabo de siete días cuando no se lo eliminaba. Con esta información hemos concretado otros dos trasplantes en los cuales el tratamiento antiviral se concentró durante la primera semana posterior a la cirugía. En ambos casos se eliminó el virus”, dijo Cypel. 

De acuerdo con Bagnato, el perfeccionamiento de la terapia biofotónica, con una merma de la carga viral y bacteriana cada vez más acentuada, aportará mayores probabilidades de éxito a los trasplantes. “Nuestro objetivo consiste en que la terapia con luz elimine totalmente los contaminantes bacterianos y virales de los órganos que se trasplantarán. De lograrlo, podrá llegar a eliminarse incluso el uso del líquido de perfusión”, dijo.

Toda la parte clínica del trabajo está a cargo del equipo encabezado por Cypel en Toronto. Los investigadores de São Carlos se encargaron de proponer la nueva técnica biofotónica, desarrollar los instrumentos y participar en los análisis de los resultados. Además de Bagnato y Kurachi, el equipo brasileño cuenta con la participación de Natalia Inada, también del IFSC-USP.

Se ha depositado una patente en Canadá y ya existe interés de dos empresas internacionales para estudiar la posibilidad de fabricar y comercializar el aparato. El equipo trabaja ahora en la implementación del programa de descontaminación de hígados y riñones en Brasil.

“Todo esto sólo fue posible gracias a la filosofía que aportó el programa CEPID de la FAPESP, que nos estimula a colaborar internacionalmente y, al mismo tiempo, a generar conocimiento de relevancia práctica”, afirmó Bagnato.

Puede leerse el artículo intitulado Inactivating hepatitis C virus in donor lungs using light therapies during normothermic ex vivo lung perfusion, de Marcos Galasso, Jordan J. Feld, Yui Watanabe, Mauricio Pipkin, Cara Summers, et.al., en el siguiente enlace: www.nature.com/articles/s41467-018-08261-z.