Como foi possível realizar um transplante cardíaco usando coração de porco?

No final da década de 60, a medicina acompanhou o primeiro alotransplante (ou seja, o doador era um ser humano) cardíaco (TxC). Apesar dos resultados iniciais terem sido desanimadores, naquele momento começou uma evolução que transformou o TxC no tratamento padrão-ouro para pacientes com insuficiência cardíaca (IC) em estágio avançado. Atualmente sua principal limitação é a escassez de doadores de corações humanos, mas uma possível solução para este problema seria o uso de enxerto de outros animais: o xenotransplante cardíaco (XTxC). No início de janeiro de 2022 o mundo foi noticiado com a realização o primeiro XTxC bem-sucedido usando um coração suíno geneticamente modificado em um homem com IC em suporte circulatório extracorpóreo. Este avanço só foi possível devido a diversas pesquisas que ajudaram a escolher tanto a melhor espécie como quais seriam as modificações genéticas necessárias para quebrar as limitantes barreiras imunológicas, fisiológicas e infecciosas e, assim, garantir a sobrevida do enxerto e do paciente.

Outros animais já haviam sido utilizados na realização de XTxC, mas após avaliação de vantagens e desvantagens de cada um, os porcos foram selecionados por:

1- serem domesticados

2- terem gestação curta

3- por atingirem a maturidade em torno de 1 ano.

Após a escolha da espécie, os pesquisadores se depararam com um grande desafio: a expressão pré-existente de anticorpos (AC) anti-porco em humanos, a incompatibilidade entre as vias do complemento e da coagulação e a possibilidade de infecção do receptor por retrovírus endógenos. Abaixo nós vamos falar sobre cada uma dessas dificuldades e que modificações foram feitas para tornar possível essa terapia. Há alguns termos técnicos no meio do texto mas não se atenha tantos a estes detalhes. O mais importante é a mensagem geral de como os cientistas conseguiram desenvolver as estratégias necessárias para chegar ao sucesso do procedimento.

# Prevenção de Rejeição Hiperaguda:

Caso seja feito um transplante utilizando um suíno do tipo selvagem, a lesão endotelial ocorre em minutos devido à presença de AC pré-formados direcionados principalmente a certos carboidratos suínos. Esta ligação desencadeia uma rejeição hiperaguda dentro de minutos a horas após a perfusão do xenoenxerto. Para evitar o desenvolvimento dessa complicação, através da engenharia genética foram removidos os três principais genes responsáveis pelas proteínas α-1,3-Gal, Neu5Gc e β4Gal através de um "nocaute de gene", surgindo os porcos triple gene knockouts (GalTKO).

# Prevenção de Rejeição Humoral Aguda do Xenoenxerto (conhecida como Delayed Xenograf Rejection – DXR):

A ativação do complemento e a desregulação da coagulação são observadas mesmo em porcos GalTKOs com intensa imunossupressão. Isto pode levar a disfunção do xenoenxerto em dias ou semanas, causando rejeição. Com a interface endotelial entre o sangue suíno e humano, as moléculas tromborreguladoras suínas, como a trombomodulina (TBM), o receptor de proteína C endotelial (EPCR) e o inibidor de fibrinólise ativável por trombina, interagem de forma ineficiente com várias moléculas da via de coagulação humana. Isto pode resultar no desenvolvimento de microangiopatia trombótica no xenoenxerto e de coagulopatia de consumo no receptor. Estes fenômenos provavelmente ocorrem pela presença de AC anti-porco e pela ativação da cascata do complemento associada.

Para prevenir o desenvolvimento da DXR, foram produzidos porcos que expressem pelo menos 1 das 3 proteínas (hCD46, hCD55 ou hCD59) que modulam negativamente a lesão celular causada pelo do complemento (human complement pathway regulatory proteins - hCPRPs) e com expressão da trombomodulina humana (hTBM). Estas modificações preveniriam a coagulopatia de consumo e a microangiopatia trombótica.

Assim surgiram os enxertos GalTKO.hCD46.hTBM. Este fenótipo de porco transgênico triplo parece ser suficiente para proteger o xenoenxerto cardíaco dos efeitos associados a AC pré-formados, enquanto o surgimento de novos AC ou a amplificação de AC preexistentes são efetivamente controlados por anticorpos monoclonais anti-CD40 associado aos outros componentes do regime imunossupressor.

# Prevenção de Rejeição Celular Aguda no Xenoenxerto:

Embora a infiltração celular intensa do enxerto seja bastante comum logo após o alotransplante, no XTxC ela só foi documentada em poucos estudos. Existem duas interpretações possíveis para este fenômeno: (1) A resposta humoral ocorre mais rapidamente e fortemente do que a resposta celular, então a DXR geralmente ocorrem antes que a infiltração celular intensa possa ser observada. (2) Se a DRX é prevenida com sucesso por algumas medidas, estas também previnem uma resposta celular intensa.

# Prevenção de Hipertrofia Cardíaca:

Após controle do ambiente pró-trombótico criado pelo desenvolvimento de corações GalTKO.hCD46.hTBM, houve o desenvolvimento de hipertrofia cardíaca importante nos enxertos, sendo a causa de morte nos babuínos submetidos ao xenotransplate. Esta limitação foi resolvida com o uso de um inibidor da rapamicina (temsirolimus) associado a um regime anti-hipertensivo agressivo.

# Prevenção de Transmissão de Infecção:

Além das barreiras imunes e fisiopatológicas, preocupações com doenças infecciosas contribuíram para o colapso do entusiasmo pelo xenotransplante no início dos anos 2000. Entretanto, em 2016, através em uma estratégia de engenharia genética, foi possível desativar simultaneamente todas as 62 cópias dos genes de porco que codificam retrovírus endógeno porcino (PERV). Dada a falta geral de transmissão do PERV para células humanas normais, parece pouco provável que o PERV se revele clinicamente importante. No entanto, a disponibilidade de suínos excluídos de retrovírus endógenos para estudos clínicos ajudaram a despertar novamente o interesse no campo dos XTxC, pois, se necessário, o PERV pode ser eliminado de cepas de suínos destinadas ao uso clínico.

Agora falando sobre o procedimento especificamente que foi realizado em 07 de janeiro de 2022...

Um porco de 1 ano e 100 kg, geneticamente modificado, foi desenvolvido e utilizado neste xenotransplante cardíaco sentinela obtido da Revivicor (United Therapeutics Corporation, Virgínia, EUA). Os detalhes exatos da engenharia genética ainda são desconhecidos - 10 genes foram supostamente manipulados (3 genes Knouckout, 1 alteração para evitar hipertrofia, 6 genes humanos adcioanos) - por isso não está claro se todas as vias de ativação imunológicas e inflamatórias relevantes foram abordadas e se o risco de transmissão de infecção foi eliminado. Apesar da falta de detalhes clínicos, o xenoenxerto cardíaco neste homem de 57 anos está funcionando bem sem a necessidade de uso de drogas vasopressoras ou suporte circulatório extracorpóreo. O projeto de pesquisa durará 3,5 anos. Em 18 de janeiro, o paciente estava se comunicando com aqueles ao seu redor e foi retirado da ECMO.

1. Shu S, Ren J, Song J. Cardiac xenotransplantation: a promising way to treat advanced heart failure. Heart Fail Rev. 2022 Jan;27(1):71-91.
2. Mehra MR. Cardiac Xenotransplantation: Rebirth Amidst An Uncertain Future. J Card Fail. 2022 Jan 17:S1071-9164(22)00011-2.
3. Pierson RN 3rd, Fishman JA, Lewis GD, D'Alessandro DA, Connolly MR, Burdorf L, Madsen JC, Azimzadeh AM. Progress Toward Cardiac Xenotransplantation. Circulation. 2020 Oct 6;142(14):1389-1398.
4. Burki T. Pig-heart transplantation surgeons look to the next steps. Lancet. 2022 Jan 22;399(10322):347.