Avanços clínicos em fígados bioartificiais

Apresentação em tema: "Avanços clínicos em fígados bioartificiais"— Transcrição da apresentação:

1 Avanços clínicos em fígados bioartificiais

2 Fígado Suas características...

3 Fígado ... e funções: Metabolismo de hidratos de carbono, lípidos e proteínas Degradação de drogas e Inactivação de hormonas Excreção da Bilirrubina Depósito de vitaminas e minerais Activação da vitamina D

4 Falha hepática crónica
A falha hepática é uma consequência final de doenças do fígado. Esta falha pode ser classificada como: Falha hepática aguda (ALF) Termo usado quando a falha ocorre em pessoas saudáveis com fígados normais. Ex.: Facada. Falha hepática crónica Termo usado quando há perda da função hepática devido a uma doença hepática crónica. Ex.: Cirrose.

5 Formas de sobrevivência face à falha hepática:
Transplante de fígado Prós: É um método utilizado em ALF e em falha hepática crónica, tendo a percentagem de sobrevivência aumentado. Contras: No entanto é um processo que nem sempre está disponível.

6 Alternativas ao transplante de fígado em investigação:
Transplante de células isoladas É um dos métodos mais utilizados em certo tipo de doenças. Exemplo: transplante de hepatócitos. Engenharia de tecido de estruturas implantáveis Transplante de tecido transgénico (animal) Existem muito poucos casos de sucesso. Aparelhos de substituição da função hepática bioartificialmente e extracorporais

7 Aparelhos ou técnicas de substituição da função hepática não biológicos e extracorporais:
Hemodiálise Plasmaferése (Plasma Exchange) Hemoperfusão com carvão, resina ou enzimas imobilizadoras

8 Aparelhos de substituição da função hepática bioartificialmente e extracorporais:
Este aparelhos são usados à mais de 40 anos e são usados principalmente como: sistemas temporários, antes de transplantes para assegurar parte da função do fígado. Facilitar a regeneração numa ALF. Ajudar na recuperação de uma descompensação hepática aguda.

9 Algumas dificuldades:
Aparelhos de substituição da função hepática bioartificiais e extracorporais: Algumas dificuldades: Os hepatócitos possuem inúmeras funções, entre elas a de síntese, metabolismo, desintoxicação e excreção da bílis... ... assim como algumas que são desconhecidas ou são indetectáveis, mas que são importantes no metabolismo.

10 Escolha de componentes celulares
Temas em análise: Escolha de componentes celulares Determinação do fenótipo dos hepatócitos Design Bioreaccional Tentativa de criar um aparelho que simule ou suporte um ambiente biológico. Regulação e Segurança Experiências Clínicas

11 Escolha de componentes celulares:
Células Primárias Extraídas directamente de um dador, são capazes de se dividir uma ou duas vezes em cultura. Sobrevivem durante algum tempo desde que em boas condições, acabando por morrer de “velhice”. Immortalized Cells ou Transformed Cells Ao contrário das células primárias, estas continuam a crescer, devido a alterações das propriedades de crescimento celular. Células tumorais Células Estaminais Estas células devem ser estudadas tendo em conta a sua viabilidade, potencial de interacções adversas e na eficácia em criar uma função específica das células do fígado.

12 Células Primárias animais:
Foram estudadas células de porcos, coelhos, cães e roedores. Apesar de se ter conseguido poucas informações relativamente à manutenção da função das células hepáticas in vitro, tem-se conseguido manter estável, por exemplo a secreção da albumina. Em geral, sabe-se que são precisas condições específicas para manter o fenótipo hepático in vitro. Células Primárias humanas: Estas células seriam o ideal para estudo, no entanto a sua reserva é limitada. Tem sido usado em aplicações BAL e em transplante de hepatócitos. Estas células proliferam facilmente in vivo paradoxalmente ao que acontece em cultura.

13 Immortalized Cells: Células tumorais: Células estaminais:
Descritas como o resultado de uma cultura de um gel de colagénios. Células tumorais: Células derivadas de tumores hepáticos têm sido usados em práticas clínicas, apesar de o risco de transmissão oncogénica ser ainda uma incerteza. No entanto tem havido um esforço no sentido de controlar e aumentar a segurança do uso destas células através de: sensores de temperatura; introdução de “genes suícidas”; remoção completa dos mediadores oncogénicos. Células estaminais: Entre elas, consideram-se: células estaminais embrionárias, células de fígado adulto e células transdiferenciáveis não hepáticas.

14 Células Primárias Células derivadas de tumores Células estaminais

15 Estabilização do fenótipo do hepatócito
Problemas na utilização de hepatócitos primários: Células dependentes de ancoragem; Difíceis de manter in vitro; …e: Quando enzimaticamente isoladas e cultivadas em mono-camada ou cultura de suspensão rapidamente perdem a sua morfologia de fígado adulto e as funções enquanto diferenciadas; ….assim muitos investigadores têm procurado inspiração na micro-estrutura do fígado para modelos de cultura que substituam as estruturas que se perdem do micro-sistema do hepatócito in vivo;

16 Estabilização do fenótipo do hepatócito
Métodos mais comuns envolvem: Manipulação do ambiente da matriz extra-celular; Media composição; Promoção da interacção intercelular (homotípicas e heterotípicas);

17 Estabilização do fenótipo do hepatócito
Manipulação do ambiente da matriz extra-celular: Este método envolve variações na composição e topologia das células; Foi desenvolvida a cultura Sanduíche para imitar o micro-sistema do hepatócito adulto onde as células ficam entre matrizes extra-celular no espaço de Disse; Células nesta configuração expressam muitas funções específicas do fígado de forma estável. Contudo, tentativas para avançar neste método de cultura depararam-se com um sucesso muito limitado até agora;

18 Estabilização do fenótipo do hepatócito
Media composição: Modificações, por exemplo a nível hormonal, definidas media, e adição de baixas concentrações de dimethyl sulfoxide ou dexamethasone são conhecidas por ajudar a estabilizar a morfologia, sobrevivência e funções específicas do fígado, do hepatócito; Contudo, estes métodos não são aplicáveis ao design do BAL, devido à exposição sistémica dos indivíduos a estes especializados e não-fisiológicos componentes media;

19 Estabilização do fenótipo do hepatócito
Finalmente… Promoção da interacção intercelular (homotípicas e heterotípicas): As funções específicas do fígado encontram-se estabilizadas nos hepatócitos que estão co-cultivadas com células não-parenquimais (nonparenchymal) (interacções heterotípicas); Apesar de os mecanismos moleculares precisos que se encontram por trás do efeito de co-cultura não serem conhecidos, é provável que esteja envolvido um mecanismo de estímulo altamente conservado (ao longo da evolução); Embora este conceito não tenha sido ainda aplicado a um aparelho BAL clínico, merece a nossa consideração;

20 Design do bio-reactor Existem quatro tipos principais de bio-reactores: Fibra oca (hollow fibre); Placa achatada e mono-camada (flate plate); Camadas ou folhetos perfurados (perfused beds or saffolds); Camadas com células encapsuladas ou suspensas (beds with encapsulated or suspended cells);

21 Design do bio-reactor Um BAL bem sucedido e clinicamente eficaz deveria satisfazer alguns critérios importantes: Transporte bidireccional de massa adequado; Manutenção de viabilidade e função da célula; Potencial para avanços para níveis terapêuticos;

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23 Regulação e Segurança Devido á sua natureza híbrida, a classificação dos BAL quanto ao tipo tem sido alterada. Originalmente eram classificados como aparelhos. Actualmente, devido á sua componente biológica e aos seus produtos de secreção, são classificados como dispositivos biológicos e fármacos. Novas linhas de orientação consensuais para os BAL estão a ser desenvolvidas por um conjunto de organizações.

24 Regulação e Segurança As preocupações de segurança para os BAL são as mesmas que para outras terapias celulares e que incluem reacções de resistência a antigénios desconhecidos, xenozoonose e células cancerígenas. Anticorpos para o antigénio da porcina foram encontrados em pacientes tratados com recurso aos BAL, ainda que o impacto clínico deste facto não seja claro. No entanto, este factor de “potencial” rejeição pode ganhar relevância ao serem aplicados sucessivos tratamentos recorrendo a este método.

25 Regulação e Segurança Dispositivos BAL contendo células humanas ou linhas de produção celular será mais apropriado para tratamentos clínicos repetitivos. A colocação de filtros “downstream”, para garantir a remoção das células imortalizadas do fluido circulatório foi aceite como uma boa medida de precaução.

26 Infecções Xenozoonóticas
Foi descoberto no genoma dos porcos um agente – “PERV” -, que poderá ser perigoso em termos infecciosos. No entanto, apesar de demonstrado, in vitro, que poderia infectar o tecido humano, pacientes que se submeteram a tratamentos com um dispositivo BAL baseado em porcina, tiveram todos resultado negativo num teste de detecção de infecção por PERV Este resultado sugere que os humanos não são contagiáveis por este agente.

27 Estrutura dos Testes Clínicos
Tem sido posta á prova por alguns factores, entre os quais: 1 - A possível variação do “percurso” da falha de função do fígado, etiologicamente dependente 2 - A escolha do parâmetro de controlo Tipicamente, os pacientes são dispostos aleatoriamente em relação a uma terapia médica padrão.

28 Estrutura dos Testes Clínicos
No entanto, existem diferenças claras entre uma perfusão extracorporal e algum tipo de terapia não invasiva. Por exemplo, existem observações irrisórias de melhoramentos em termos de estabilidade hemodinâmica devido a acumulação de citocina em superfícies inorgânicas de circuitos extracorporais, para além das complicações que podem resultar deste tipo de intervenção.

29 Estrutura dos Testes Clínicos
Uma alternativa é utilizar um controlo não biológico como uma (diálise venosa contínua), muito usada em pacientes com falha da função hepato-renal. Este tipo de controlo permite também monitorizar a temperatura central do corpo, o que poderá ser bastante relevante, uma vez que descobertas recentes sugerem que a hipotermia pode baixar a pressão no crânio e reduzir edemas cerebrais.

30 Estrutura dos Testes Clínicos
3 – A escolha do “end point”. Os testes actuais tem usado “end points” de 30-dias de sobrevivência e 30-dias de sobrevivência com transplantação livre. No entanto existem alguns “end points” secundários que podem ser considerados e que consistem na melhoria da pressão de perfusão cerebral e do grau de encefalopatia.

31 Estrutura dos Testes Clínicos
Pelo facto de que os pacientes ALF tem um determinado intervalo de tempo onde podem ser subtmetidos a transplante, mas dependendo de alguns critérios esse transplante pode ser feito num curto espaço de tempo, podem ser geradas algumas ambiguidades nos testes e obter-se resultados pouco esperados. Uma potencial alternativa é estudar os 30 dias de sobrevivência e os “end-points” secundários em pacientes não candidatos a transplantes e que, por consequência, avaliam de uma forma realista o potencial dos BAL no suporte ás funções do fígado.

32 ALF – Acute Liver Failure BAL – Bioartificial Liver devices
Testes Clínicos Progressivos em Aparelhos BioArtificiais Extracorporais (BAL) ALF – Acute Liver Failure BAL – Bioartificial Liver devices Embora os BAL não tenham obtido aprovação por parte da FDA para uso no tratamento de patologias do fígado, alguns testes clínicos já estão a ser realizados;

33 Quais as dificuldades encontradas?
Uma dificuldade que aparece ao analisarmos os dados clínicos é a incapacidade para determinar o papel dos hepatócitos funcionais em oposição a perfurações extracorporais a si mesmo, dado que a estrutura de alguns BAL incorporam filtrações de carvão vegetal;

34 Qual a solução ideal? Idealmente, a comparação deve ser feita entre a filtração de carvão vegetal isolada, células mortas ou não-hepatócitas, uma vez que estas últimas concedem benefícios em termos de sobrevivência em alguns modelos animais de ALF;

35 Nestes dados, podemos ainda encontrar alguns pontos relevantes:
- As células deverão ser congeladas? - Deve o dispositivo ser perfurado com plasma ou todo com sangue? Qual é o papel da heparina Vs o da anticoagulação com citrato ? Estas questões são de uma importância crucial tanto para o bem-estar dos pacientes como para a sobrevivência dos hepatócitos no dispositivo

36 Deverão as células ser congeladas?
Por um lado, ao crio-preservarmos as células estamos a limitá-las em termos funcionais No entanto, por outro lado, estamos a ganhar flexibilidade em termos de tempo e de planeamento de possíveis terapias

37 Deve o dispositivo ser pulverizado com plasma ou todo com sangue?
O uso de sangue tem a vantagem de podermos utilizar os eritrócitos como veículos de entrega de oxigénio para os BAL; No entanto, a activação de leucócitos e consequentemente a danificação da célula pode ocorrer; De forma oposta, a plasmaferese e perfuração com plasma preserva a viabilidade das células hematopoiéticas; No entanto, a solubilidade do oxigénio no plasma é bastante reduzida;

38 Qual é o papel da heparina Vs o da anticoagulação com citrato ?
Mostrou-se em alguns estudos que, a anticoagulação usando a heparina pode causar acumulação lipídica e danos em hepatócitos fenotipicamente estáveis;

39 Conclusão Apesar de estes testes não comprovarem a eficácia dos dispositivos BAL, os conhecimentos obtidos permitirão uma melhor abordagem no futuro desta temática, causando um impacto positivo na próxima geração de dispositivos BAL;

40 Sumário Com o crescente aumento da incidência de doenças no fígado e a falta de doação de órgãos, terapias baseadas nas células (hepatócitos) estão a sobressair cada vez mais como um tratamento possível; Actualmente, muitos dispositivos BAL estão em avaliação clínica;

41 O Futuro dos dispositivos BAL
Dependerá da escolha e estabilização dos componentes celulares; Embora as linhas de produção celular ofereçam uma fonte celular ilimitada, hepatócitos primários são preferíveis devido à sua ampla expressão em termos de especificidade de funções do fígado; Células primárias xenogénicas existem em quantidades enormes, mas preocupações de ordem imunológica e infecciosa conduzem ao uso de células humanas ou derivadas;

42 O que há ainda a melhorar?
Para melhorar e manter a funcionalidade dos hepatócitos primários, a estrutura do bio-reactor deve suportar as ligações e interacções celulares, interacções da matriz celular e potencial para novos avanços; Enquanto a segurança dos dispositivos BAL já foi estabelecida, não existem padrões uniformes de eficácia, que varia com a etiologia da falência do fígado; Um consenso a nível da estrutura dos testes clínicos é necessário! Além disso, uma melhor interligação entre o processo de regeneração do fígado e as terapias baseadas em dispositivos BAL serão fulcrais no sentido de se optimizar a implementação desta técnica;

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