Plasma convaleciente en COVID-19: Una opción terapéutica en tiempos de Pandemia

08/07/2020

 

MAYO 19, 2020

 

El Plasma convaleciente es una estrategia segura y potencialmente efectiva para el tratamiento de patógenos emergentes como el SARS-CoV-2, especialmente en aquellos escenarios sin terapias o vacunas antivirales probadas.

En Diciembre de 2019, en Wuhan, China, se detectó un miembro nuevo de la familia Coronaviridae que se asocia a neumonía severa. Los pacientes mostraban hallazgos clínicos similares a los de SARS-CoV y MERS-CoV con fiebre alta, disnea y radiografías de tórax que revelaban lesiones invasivas multilobares. El virus fue inicialmente denominado nuevo coronavirus 2019 (2019-nCoV), y actualmente se conoce como SARS-CoV-2 causante de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19). Recientemente, se ha discutido que la secuencia similar del virus con algunas de las proteínas humanas puede ser perjudicial y asociarse a fenómenos autoinmunes. Aunque la situación actual argumenta a favor de estrategias rápidas de vacunación, se ha sugerido que sería más seguro realizar análisis de reactividad cruzada de diferentes antígenos virales con los de los humanos para reducir la probabilidad de reacciones autoinmunes (v.g., mimetismo molecular), especialmente en individuos con antecedentes genéticos para autoinmunidad (Autoimmun Rev. June, 2020). 

Actualmente, el tratamiento de la enfermedad representa un reto y la carencia de evidencia clínica con agentes antivirales es la regla. Los esquemas terapéuticos con Lopinavir/Ritonavir no han probado lograr una reducción de la mortalidad general. Un reciente estudio aleatorizado controlado con Hidroxicloroquina mostró reducción de la temperatura corporal y remisión de la tos en el grupo de intervención en comparación con los controles. Sin embargo, el tamaño pequeño de la muestra y el período corto de seguimiento, no permiten obtener conclusiones acerca de su eficacia. Otros estudios sugirieron que la combinación de Azitromicina con Hidroxicloroquina puede reducir la carga viral, sin embargo, la respuesta clínica asociada a este abordaje no se evaluó y queda por definirse (Int J Antimicrob Agents. March, 2020). Esta combinación recientemente se asoció a peores resultados al administrar Hidroxicloroquina en dosis altas (prolongación del QTc y tasas más altas de letalidad). Por lo tanto, no existe ningún medicamento efectivo ni seguro para el manejo del COVID-19. 

Debido a la falta de evidencia para el tratamiento del COVID-19 y para las vacunas, como opción para el control de la enfermedad han resurgido intervenciones clásicas e históricas. Este es el caso del plasma convaleciente una estrategia de inmunización pasiva que ha sido utilizada para la prevención y el manejo de enfermedades infecciosas desde principios del siglo pasado. El plasma convaleciente se obtiene utilizando plamaféresis en pacientes recuperados con infecciones previas causadas por patógenos de interés, en quienes se han desarrollado anticuerpos contra el agente causante de la enfermedad. El principal objetivo es neutralizar el patógeno para su erradicación (Blood Transfus. March, 2016). Debido a su obtención rápida, el plasma convaleciente ha sido considerado una intervención de emergencia en varias pandemias, incluyendo la Gripe Española, el SARS-CoV, el Virus del Oeste del Nilo, y más recientemente, el Virus del Ébola. Este abordaje administrado en forma temprana después del inicio de los síntomas mostró reducción de la mortalidad al compararlo con el placebo o la ausencia de tratamiento en infecciones respiratorias agudas severas de etiología viral tales como la influenza y el SARS-CoV, sin embargo, no se observó una respuesta similar en la enfermedad por el virus del Ébola. 

Durante la aféresis de los donantes, además de los anticuerpos neutralizantes (NAbs: Neutralizing Antibodies), se obtienen otras proteínas como citoquinas antiinflamatorias, factores de coagulación, anticuerpos naturales, defensinas, pentraxinas y otras proteínas indefinidas. En este sentido, la transfusión de plasma convaleciente a pacientes infectados puede proporcionar beneficios adicionales tales como inmunomodulación mediante mejoría de la respuesta inflamatoria severa. Este último puede ser el caso del COVID-19 en el cual la sobreactivación del sistema inmune puede presentarse con “hiperinflamación” sistémica o lo que se ha llamado la “tormenta de citoquinas” impulsada por IL-1b, IL-2, IL-6, IL-17, IL-8, TNFα y CCL2. Esta reacción inflamatoria puede perpetuar el daño pulmonar ocasionando fibrosis y reducción de la capacidad pulmonar (Autoimmun Rev. April, 2020).

 

Producción y composición 

Perspectiva histórica 

El principio de la infusión de plasma convaleciente se estableció en 1880 cuando se demostró que la inmunidad contra la difteria dependía de los anticuerpos existentes en sangre de animales intencionalmente inmunizados con dosis no letales de toxinas, que podían ser transferidas a animales que sufrían de las infecciones activas. Posteriormente, se reconoció que el plasma inmune no solamente neutraliza al patógeno, si no que también proporciona propiedades inmunomoduladoras pasivas que le permiten al receptor controlar la excesiva cascada inflamatoria inducida por varios agentes infecciosos o una sepsis. Al principio de la década de 1950, la purificación y la concentración de inmunoglobulinas de donantes sanos o de pacientes recuperados proporcionó una opción para el tratamiento de enfermedades infecciosas severas al igual que de condiciones inmunológicas incluyendo principalmente inmunodeficiencias, alergias y enfermedades autoinmunes. 

Se han desarrollado varios productos de sangre convaleciente, como inmunoglobulinas intravenosas (IVIg) y anticuerpos policlonales o monoclonales para el tratamiento de enfermedades infecciosas. Sin embargo, en situaciones de emergencia, son difíciles y costosos de producir y pueden no lograr un control apropiado de la infección. Por lo tanto, el plasma convaleciente ha sido ampliamente utilizado en diferentes brotes como principal opción terapéutica debido a la carencia de medicamentos o vacunas efectivas y, con frecuencia, como última opción o tratamiento experimental (Transfus Clin Biol. February, 2016). 

Desde la Influenza Española hasta la pandemia actual causada por el SARS-CoV-2, se ha observado que el uso de plasma convaleciente reduce significativamente la tasa de mortalidad. Ese es el caso de las infecciones por Influenza A (H1N1) pdm09, la Influenza Española A (H1N1) y el SARS CoV en las cuales el uso de plasma convaleciente se asoció a una reducción de las tasas de fatalidad, mortalidad y se asocio con eventos adversos leves. Adicionalmente, el uso de plasma convaleciente en otros coronavirus como el SARS-CoV, redujo los días de hospitalización en pacientes críticamente enfermos. En relación con el uso de ventilación mecánica, en la Influenza A (H1N1) pdm09, y la Influenza Aviar A (H5N1), la administración de plasma convaleciente redujo la duración de la ventilación invasiva. Además, se ha descrito que el uso de plasma convaleciente en SARS-CoV e Influenza Aviar A (H5N1) disminuyó la carga viral en el tracto respiratorio. Actualmente, el plasma convaleciente utilizado en pacientes con COVID-19 demostró reducir la carga viral y mejorar la condición clínica. Sin embargo, es necesario realizar estudios aleatorizados controlados para confirmar la utilidad de esta intervención tanto en pacientes hospitalizados con síntomas leves/severos como en aquellos en unidades de cuidado intensivo (JAMA. March,  2020). 

La seguridad del uso de plasma convaleciente es otro problema que ha sido históricamente relevante en las epidemias. Actualmente, existe evidencia de la seguridad del plasma convaleciente en situaciones de emergencia. En las epidemias de Influenza A (H1N1), SARS-CoV y MERS-CoV, los estudios no encontraron ningún evento adverso asociado a la administración de plasma convaleciente. En el caso del Ébola, la administración de plasma convaleciente se asoció a reacciones adversas leves como náuseas, eritema cutáneo y fiebre. En el COVID-19, los informes han demostrado que la administración de plasma convaleciente es segura y que no se asoció a eventos adversos mayores. Recientemente se ha publicado en “preprint” el estudio abierto de la Clínica Mayo en el que evidenció excelente tolerabilidad del plasma convaleciente en 5.000 pacientes con COVID-19 (medRxiv 2020.05.12.20099879). Por lo tanto, debido a la tolerabilidad y a la eficacia potencial, este procedimiento es un buen candidato para ser evaluado como opción terapéutica para controlar la pandemia actual.

 

Adquisición y composición plasmática 

Los donantes convalecientes deben ser sometidos a evaluaciones estándar previas a la donación para garantizar el cumplimiento de las regulaciones actuales para la donación de plasma. Actualmente, los donantes convalecientes entre 18 y 65 años que se consideran son aquellos individuos sin sintomatología infecciosa y con un análisis negativo para COVID-19 después de 14 días de recuperación. Estos análisis se deben repetir 24 horas después antes de la donación. Los donantes de áreas endémicas para enfermedades tropicales (v.g., malaria) deben ser excluidos. Además de los análisis moleculares, es crítico reconocer la situación emocional, para explorar susceptibilidades y garantizar que no se esté presentando explotación de los donantes. 

La plasmaféresis es el procedimiento recomendado para obtener el plasma. Este procedimiento se basa en una centrifugación continua de sangre del donante para permitir la recolección selectiva del plasma. La eficiencia de esta técnica es de aproximadamente 400-800 ml por cada donación. Esta cantidad de plasma puede ser almacenada en unidades de 200 ó 250 ml, y congelada en las 24 horas siguientes a la recolección para ser utilizada en transfusiones posteriores (Figura 1).

 

 

Figura 1. Representación esquemática de la obtención, administración y de los componentes plasmáticos y proteicos del Plasma Convaleciente.

Debido a que la producción de plasma convaleciente requiere estándares altos de calidad, éste debe estar libre de cualquier infección, por lo tanto se deben realizar análisis de virus de inmunodeficiencia humana (VIH), hepatitis B, hepatitis C, sífilis, virus linfotrópico humano de células T 1 y 2 y Trypanosoma cruzi (si vive en área endémica). En este sentido, el análisis de ácido nucleico para VIH y virus de la hepatitis es obligatorio para garantizar la seguridad de los receptores. Otros protocolos sugieren la inactivación de patógenos con riboflavina o psoralen además de exposición a luz ultravioleta para mejorar la seguridad del plasma convaleciente. 

No existe una dosis estándar de transfusión de plasma convaleciente. En diferentes estudios de coronavirus la administración oscila entre 200 y 500 ml en esquemas de dosis única o doble. Actualmente, la recomendación es administrar 3 ml/kg por dosis en dos días. Esta estrategia facilita la distribución de las unidades de plasma (250 ml por unidad) y proporciona una opción estándar de suministro en estrategias de salud pública. 

La composición del plasma convaleciente es variable e incluye una amplia variedad de componentes derivados de la sangre. El plasma contiene una mezcla de sales inorgánicas, compuestos orgánicos, agua y más de 1.000 proteínas. Entre estas últimas encontramos albúmina, inmunoglobulinas, complemento, factores de coagulación y antitrombóticos entre otros. 

Curiosamente, se supone que el plasma de donantes sanos proporciona efectos inmunomoduladores a través de la infusión de citoquinas antiinflamatorias y anticuerpos que bloquean el complemento, las citoquina inflamatorias y los autoanticuerpos. Estos factores pueden influenciar el efecto inmunomodulador del plasma convaleciente en pacientes con COVID-19 (Figura 2).

 

Mecanismos antivirales 

Los anticuerpos neutralizantes (NAbs) son cruciales para la eliminación de los virus y han sido considerados esenciales en la protección contra las enfermedades virales. La inmunidad pasiva inducida por el plasma convaleciente puede proporcionar estos anticuerpos neutralizantes que restringen la infección. La eficacia de esta terapia se ha asociado a la concentración de éstos en el plasma de donantes recuperados. En SARS-CoV y MERS se descubrió que los anticuerpos neutralizantes se ligan a la proteína “Spike” 1 (S) de unión al receptor (S1-RBD), dominio S1-N-terminal inhibiendo así su entrada, y limitando, en consecuencia, la replicación viral. Adicionalmente, otros anticuerpos no neutralizantes pueden inhibir la activación del complemento, la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos y/o la fagocitosis. 

Un ensayo de neutralización basado en vectores lentivirales pseudotipados para medir anticuerpos neutralizantes específicos en plasma de pacientes recuperados de SARS-CoV-2 mostró variaciones en los títulos de éstos, aproximadamente 30% de los pacientes no desarrollaron títulos altos de anticuerpos neutralizantes después de la inyección. Estas variaciones se asocian con la edad, el recuento linfocitario y los niveles de proteína C reactiva en sangre, sugiriendo que otros componentes del plasma contribuyen a la recuperación de estos pacientes. 

En el plasma de convaleciente, además de los anticuerpos neutralizantes, existen otros anticuerpos protectores, que incluyen la inmunoglobulina G (IgG) y la inmunoglobulina A (IgA). Anticuerpos no neutralizantes (non-NAbs) que se unen al virus, pero no afectan su capacidad para replicarse, pueden contribuir a mejorar la profilaxis y/o recuperación. En este sentido, el grupo de Inmunología Molecular de la Universidad de Rockefeller, demostró la presencia de anticuerpos con potente actividad antiviral en suero de convalecientes, a pesar de que no todos tuvieran actividad neutralizante (bioRxiv 2020.05.13.092619). 

La infección por SARS-CoV induce producción de anticuerpos IgG contra las nucleoproteínas (N) que pueden ser detectados en el día 4 después del inicio de la enfermedad y con seroconversión en el día 14. En la infección por SARS, 89% de los pacientes recuperados, mostraron IgG específica y anticuerpos neutralizantes 2 años después de la infección. Adicionalmente, la concentración más alta de IgM se detectó al noveno día después del inicio de la enfermedad y el cambio a clase IgG ocurrió a la segunda semana. Sin embargo, los estudios de cinética de producción de IgM e IgG no han sido unánimes (JAMA. May 6, 2020; Nat Med. April 29, 2020). 

Shen et al., mostraron que los donantes recuperados de infección por COVID-19 tenían títulos de anticuerpos específicos para SARS-CoV-2 que oscilaban entre 1.800 y 16.200 y títulos de anticuerpos neutralizantes entre 80 y 480 (JAMA. March 27, 2020). El plasma obtenido de los donantes y transfundido a los receptores en el mismo día produjo reducción de la carga viral. Después de la transfusión de plasma convaleciente, los títulos de IgG e IgM en los receptores aumentaron de forma dependiente del tiempo. Además, la presencia de anticuerpos neutralizantes en los receptores de las transfusiones jugó un papel vital en la contención de la infección viral. Otro estudio evaluó la cinética del desarrollo de anticuerpos neutralizantes específicos para el SARS-CoV-2 durante el curso de la enfermedad. Los títulos de éstos en pacientes infectados con SARS-CoV-2 se encontraron bajos antes del día 10 del inicio de la enfermedad y luego aumentaron, con un pico a los 10 a 15 días después del inicio de la enfermedad, permaneciendo estables de ahí en adelante en todos los pacientes (MedRxiv. April, 2020). 

 

 

Figura 2. Efectos antivirales de los anticuerpos neutralizantes. IgG e IgM son los principales isotipos, aunque la IgA también puede ser importante, particularmente en las infecciones virales de la mucosa. Otros anticuerpos pueden ejercer un efecto protector. La respuesta inmune humoral se dirige principalmente hacia la proteína espiga (S). Los efectos antiinflamatorios del plasma convaleciente incluyen la red de autoanticuerpos y el control de un sistema inmunitario hiperactivo (es decir, la tormenta de citoquinas, relación Th1 / Th17, activación del complemento y regulación de un estado hipercoagulable).

 

Inmunomodulación 

Históricamente, la administración de inmunoglobulinas intravenosas ha sido una de las intervenciones críticas en pacientes con enfermedades autoinmunes al igual que en las enfermedades autoinflamatorias y en trasplantes. En este sentido, un informe reciente en pacientes con COVID-19, mostró que los pacientes críticamente enfermos exhibieron resultados positivos para anticuerpos anticardiolipina IgA al igual que para anticuerpos anti-b2-glicoproteína I IgA e IgG. Esta evidencia puede sugerir que el plasma de convaleciente puede neutralizar este tipo de autoanticuerpos reduciendo la probabilidad de sufrir de eventos trombóticos (v.g., enfermedades de tipo síndrome antifosfolipídico), especialmente en pacientes críticamente enfermos. Adicionalmente, algunos anticuerpos inhiben la cascada del complemento (v.g., C3a y C5a) y limitan la formación de complejos inmunes (Figura 2). 

 

Células dendríticas 

Las células dendríticas son reguladoras claves de la inmunidad innata y funcionan como células especializadas presentadoras de antígenos. Estudios in vitro han mostrado que la administración de inmunoglobulinas intravenosas pueden evitar la maduración de las células dendríticas, al igual que causar reducción de la producción de IL-12. Curiosamente, la producción de IL-10 se vio aumentada (efecto antiinflamatorio).

 

Células T 

A pesar de la habilidad para aumentar las Th2 a través de la IL-33 en las células dendríticas se ha descrito que la inmunoglobulinas intravenosas modula el balance entre las células T CD4+/CD8+ y promueve la proliferación y la supervivencia de las Treg. El tratamiento con inmunoglobulinas intravenosas parece reducir la presentación antigénica de células T a través de la modulación e inhibición de las células dendríticas. Este proceso fue independiente del FcγRIIB y otros informes mostraron que la reducción de la activación de células T fue independiente de la sialilación de IgG, los monocitos o las células B. 

Adicionalmente, los pacientes tratados con inmunoglobulinas intravenosas mostraron una reducción de las células Th1 y niveles bajos de IFNγ y TNFα con el aumento de citoquinas Th2 como IL-4 e IL-10. Clínicamente, se ha demostrado que pacientes con Influenza A (H1N1) tratados con plasma convaleciente mostraron reducción de la IL-6 y del TNFα, con un aumento de la IL-10. Esto apoya la noción de un efecto antiinflamatorio del plasma convaleciente en individuos con infecciones virales agudas.

 

Células B 

Las células B son críticas para la inmunidad adaptativa a través de la producción de anticuerpos, presentación de antígenos y síntesis de citoquinas. La proliferación y la supervivencia de las células B está mediada por el factor activador de células B (BAFF). Se ha encontrado que las inmunoglobulinas intravenosas contienen anticuerpos neutralizantes contra el BAFF. Esto podría explicar la reducción de la proliferación, al igual que el aumento de tasas de apoptosis de las células B. Con respecto a este último proceso, se encontró que los anticuerpos anti-Fas (anti-CD95), presentes en las preparaciones de inmunoglobulinas intravenosas, indujeron apoptosis en las células B. 

En las células dendríticas se ha observado regulación descendente de las moléculas coestimuladoras posterior a la administración de inmunoglobulinas intravenosas.  Esto es similar a lo que sucede con las células B que mostraron reducción de la actividad de presentación de antígenos secundaria a la internalización de IgG, en concordancia con una reducción de la producción de IL-2 por las células T. Adicionalmente, la administración de inmunoglobulinas intravenosas modula la señalización de receptores de las células B (BCR). 

Estos mecanismos pueden ser responsables de la inmunomodulación de la respuesta inflamatoria en COVID-19 secundaria a la administración de plasma convaleciente. Como se ha mencionado anteriormente, informes recientes sugieren que la producción de anticuerpos antifosfolípidos en pacientes con COVID-19 junto con un síndrome similar al síndrome antifosfolipídico. La regulación de esta cascada podría ser crítica para evitar resultados perjudiciales en este grupo de pacientes (v.g., trombosis, coagulopatía intravascular diseminada).

 

Otras células inmunes 

El principal factor inmunológico sospechoso de estar asociado a la inflamación y el daño pulmonar en el COVID-19 es la activación de macrófagos. Se ha sugerido que los pacientes con COVID-19 pueden sufrir de una enfermedad similar al síndrome de activación de macrófagos con producción exagerada de citoquinas proinflamatorias responsable del daño tisular. En este contexto, la inhibición de esta vía inmunológica puede ayudar a controlar la producción excesiva de citoquinas y prevenir el daño pulmonar (v.g., fibrosis). Esto fue recientemente apoyado por el estudio de Blanco-Melo et al. que describió un escalamiento de las quimioquinas para células inmunes innatas en hurones al igual que en pacientes con COVID-19. Curiosamente, los resultados sugieren que este escenario ocurrió principalmente en los primeros 7 días después de la infección, mientras que en el día 14, otras citoquinas como la IL-6 y la IL-1 persistieron activadas. Estos datos tienen consecuencias terapéuticas críticas (Cell. March 24, 2020). 

En el estudio realizado por Kozicy et al. (J Leukoc Biol. July 27, 2015), los autores encontraron que los macrófagos tratados con inmunoglobulinas intravenosas mostraron un aumento de la producción de IL-10, con una reducción de la IL-12/23p40, sugiriendo por lo tanto la promoción de un perfil antiinflamatorio de macrófagos. Aunque no existe evidencia de inhibición de la migración pulmonar de macrófagos por estas inmunoglobulinas, un estudio sobre neurotoxicidad periférica inducida mostró que este tratamiento redujo la infiltración de los nervios por macrófagos en ratas. Estas observaciones merecen atención en aquellos pacientes tratados con plasma de convaleciente ya que ellos pueden ser los responsables de los resultados positivos encontrados en pacientes críticamente enfermos con COVID-19. En esta línea, nosotros argumentamos a favor de la administración de plasma de convaleciente en etapas tempranas de la enfermedad para tratar la infección viral y prevenir el desarrollo del síndrome de tormenta de citoquinas y la actividad procoagulante, características de la enfermedad en estados críticos. 

 

Conclusiones 

El plasma convaleciente es una estrategia segura y potencialmente efectiva para el tratamiento de patógenos emergentes o reemergentes, especialmente en aquellos escenarios sin tratamiento o vacunas antivirales probados. Las inmunoglobulinas intravenosas y el plasma de convaleciente comparten mecanismos de acción similares. Los posibles efectos antivirales e inmunomoduladores del plasma convaleciente serán evaluados en el estudio PC-COVID-19. De acuerdo con la fisiopatología de la COVID-19 los pacientes con compromiso severo deben ser privilegiados por encima de los críticos con el fin de reducir la morbi-mortalidad de la enfermedad, promover la cohesión social, disminuir la estancia hospitalaria, el uso de personal medico, de ventiladores, de unidades de cuidados intensivos y, no menos  importante, facilitar la paulatina reincorporación laboral. 

 

Manuel Rojasa, Yhojan Rodrígueza,b, Diana M. Monsalvea, Yeny Acosta-Ampudiaa, Bernardo Camachoc, Juan Estaban Gallod, Adriana Rojas-Villarragae, Carolina Ramírez-Santanaa, Juan C. Díaz-Coronadof, Rubén Manriqueg, Ruben D. Mantillaa,b, Yehuda Shoenfeldh,i, Juan Manuel Anayaa,b

 

a Centro de Investigación de Enfermedades Autoinmunes (CREA), Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud, Universidad del Rosario, Bogotá, Colombia.

b Clínica del Occidente, Bogotá, Colombia.

c Instituto Distrital de Ciencias Biotecnología e Investigación en Salud, IDCBIS, Bogotá, Colombia.

d Genoma CES, Universidad CES, Medellín, Colombia.

e Fundación Universitaria de Ciencias de la Salud (FUCS), Bogotá, Colombia.

f Departamento de Medicina Interna, Universidad CES, Medellín, Colombia.

g Grupo de Investigación en Epidemiología y Bioestadística, Universidad CES, Medellín, Colombia.

h Centro Zabludowicz para Enfermedades Autoinmunes, Centro Médico Sheba, afiliado a la Universidad de Tel Aviv, Israel.

i Laboratorio de los Mosaicos de Autoinmunidad, Universidad Estatal de San Petersburgo, San Petersburgo, Federación Rusa.

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