Estandarizaciones de alergenos en España
MODERADOR:
Dr. José M. Olaguibel.
Hospital Virgen del Camino. Pamplona.
TÉCNICAS DE ESTANDARIZACIÓN II.
Dr. Enrique Fernández-Caldas, Dr. Jerónimo Carnés, Dr. Víctor
Iraola, Dra. Mayte Gallego
Departamento de Investigación y Desarrollo. Laboratorios LETI, S.L.
Madrid.
Introducción
Los extractos alergénicos se han convertido en una parte fundamental
del diagnóstico y tratamiento de las enfermedades alérgicas. Por ello,
las autoridades sanitarias consideran su regulación como la de los
otros medicamentos. Según el Real Decreto 288/91 y por transposición de
la Directiva Comunitaria 89/342, modificada posteriormente por la
Directiva 2001/83, los extractos alergénicos son productos destinados a
identificar o provocar una modificación adquirida y específica de la
respuesta inmunológica a un agente alergenizante1. Igualmente, el mismo
Real Decreto establece como productos inmunológicos los sueros, las
vacunas, las toxinas y alergenos, incluidas las vacunas
individualizadas, considerando especialidades farmacéuticas a los
fabricados industrialmente. Las Normas de Correcta Fabricación (Good
Manufacturing Practice, o GMP) y el control de calidad de los extractos
de alergenos y vacunas individualizadas están también incluidas en la
regulación, lo que facilita el cumplimiento de las mismas y el control
de los medicamentos en su adaptación a los alergenos. En su apartado de
Documentación química básica, y concretamente en la actividad
alergénica (3.2.2.) se definen los principios en los que se basa la
estandarización de los alergenos y el establecimiento de muestras de
referencia interna, destinadas a la estandarización de la producción.
La Farmacopea Europea define a los extractos alergénicos como
preparados farmacéuticos derivados de extractos de materias originales
que existen en la naturaleza y que contienen alergenos, es decir,
sustancias que causan y/o provocan una enfermedad alérgica. Dentro de
esta definición se excluyen los alergenos recombinantes2.
Dentro de una clasificación general, se distinguen dos tipos diferentes
de extractos: a) extractos estandarizados biológicamente en función de
la potencia biológica de los mismos, donde los sucesivos lotes son
valorados comparativamente con el alergeno de referencia mediante
técnicas in vitro y b) alergenos no estandarizados biológicamente. En
este último caso la uniformidad de la producción debe ser mantenida en
base únicamente, a una estandarización de la producción (cantidad
inicial del material extraído) o a una valoración química del contenido
proteico. De acuerdo con estos ensayos, el patrón de referencia es
quien indica la aceptabilidad o no de los siguientes lotes de producto.
Estos deben poseer unas características similares al patrón de
referencia. En caso de no cumplir estas especificaciones, y no tener un
perfil antigénico similar, el producto es rechazado por el departamento
de Control de Calidad. En la Figura 1 observamos varios patrones de
extractos de Betula verrucosa (variedad alba). En este caso, el
extracto de la fila 8 se hubiera rechazado para su uso. En la Figura 2
se observa como se comparan dos extractos de Dermatophagoides
pteronyssinus con un estándar usando densitometría de scanner. En el
caso a, el extracto sería también rechazado
Procesos de fabricación de extractos
Es conocido que en la naturaleza existen diversas fuentes de alergenos
(ácaros, pólenes, hongos, epitelios, alimentos, Anisakis spp.,
fármacos, látex, etc.) responsables de los procesos de sensibilización
en pacientes susceptibles de desarrollar los cuadros alérgicos. Muchos
de estos alergenos están bien caracterizados y secuenciados, pero la
mayoría, aún están sin identificar y sin analizar en profundidad. Una
característica importante de los alergenos es que son capaces de
producir una respuesta alérgica, aun encontrándose en concentraciones
muy pequeñas.
Los alergenos no son sustancias intrínsecamente tóxicas y generalmente
son inocuas en ausencia de una reacción alérgica. No todos los
alergenos son reconocidos con la misma frecuencia, ni intensidad por
todos los individuos sensibilizados. Para distinguir estas diferencias
se introdujeron los términos de alergenos mayores y menores. Esta
clasificación está basada en la presencia de IgE o de positividad de
pruebas cutáneas en pacientes sensibilizados frente a un extracto. Un
alergeno mayor se define como un alergeno que es reconocido por más del
50% de una población de pacientes sensibles al extracto al cual
pertenece el alergeno. Esta clasificación es orientativa ya que pueden
existir varios alergenos mayores en el mismo extracto3, o incluso
alergenos menores que pudieran tener una gran importancia en ciertos
pacientes. Se estima que el número de alergenos mayores presentes en un
extracto alergénico puede oscilar entre 1 y 7.
A pesar de que el conocimiento sobre las características de los
alergenos ha avanzado en los últimos años, aun no se ha esclarecido el
por qué determinadas moléculas o proteínas son capaces de unir IgE. Se
desconocen sus características intrínsecas como pueden ser su función
biológica, su estructura interna o su naturaleza bioquímica que
conducen a la estimulación de los linfocitos Th2 en lugar de mediar una
respuesta inmunitaria ordinaria. La identificación de estas
características comunes podrían esclarecer los procesos de
sensibilización. Recientemente, Furmonaviciene y Shakib4 han sugerido
que la homología de determinadas secuencias de aminoácidos en los
alergenos, como resultado de una evolución convergente y una estructura
tridimensional similar, puede ser una característica común de los alergenos5.
Hasta el momento se han establecido ciertas características comunes
entre estas moléculas. La resistencia a la proteolisis, especialmente
en alergenos alimentarios, parece ser una característica común a casi
todos ellos. La presencia de glúcidos unidos a la proteína parece que
contribuye también de manera importante a la alergenicidad,
demostrándose incluso respuesta alérgica frente a residuos
glucídicos. Por último, la actividad biológica de las proteínas,
especialmente su actividad enzimática proteolítica, es considerada como
una de las responsables de una respuesta inmune tipo 2, especialmente
en ácaros y hongos.
El proceso de fabricación y estandarización de extractos alergénicos
abarca toda una serie de etapas, incluyendo la selección de la materia
prima más adecuada, la fabricación de los extractos siguiendo la
normativa GMP, la determinación de la potencia total de los extractos,
el desarrollo de inmunoensayos para cuantificación de alergenos
mayoritarios y minoritarios, la caracterización de los alergenos, y el
desarrollo de estudios clínicos de eficacia a doble ciego controlados
con placebo que avalen su eficacia. Este proceso está dirigido, en
muchos casos, al registro de los productos para diagnóstico y
tratamiento y también para el estudio de los mecanismos implicados en
la alergia.
La selección de la materia prima es una parte fundamental a la hora de
fabricar los extractos6,7. En recientes estudios se ha comprobado que
no todas las materias primas son idóneas para la fabricación de
extractos alergénicos. Por ejemplo, en el caso de manzanas se han
detectado diferencias importantes en el perfil antigénico de las
mismas, según se trate de una variedad u otra8
(Figura 3). Además el
contenido proteico de la piel en frutos de Rosaceas es superior al de
la pulpa con lo cual se recomienda el uso diagnóstico de los extractos
de piel9. Lo mismo ocurre con pólenes de diferentes variedades de
olivo, ya que algunas variedades son más ricas en determinados
alergenos que otras10. En general, parece ser que las características
ambientales, especialmente la lluvia y la temperatura en los meses
anteriores a la floración tienen una importancia crítica en la
producción de alergeno por parte de los pólenes11.
En el caso de los hongos, la selección de la materia prima de partida
(esporas o fracción metabólica) y de la cepa adecuada, complica aun más
el proceso de estandarización12. En este sentido hemos realizado la
medición del alergeno Alt a 1 en varias cepas de Alternaria alternata
obteniéndose resultados dispares (Figura
4). La ausencia de estudios a
doble ciego controlados con placebo usando extractos de A. alternata,
dificulta la selección de las cepas, por lo que no se puede recomendar
el uso de una cepa determinada.
Otro factor importante a tener en cuenta es la calidad de los
extractos. Es clave la ausencia de contaminantes orgánicos (otros
pólenes o tejidos vegetales, esporas, etc.) o plaguicidas, la riqueza,
la pureza y las características bioquímicas del producto (humedad,
potencia o perfil antigénico). Para fabricar extractos de calidad es
necesario controlar parámetros como la solución extractante13, cuya
elección depende de las características de la materia prima con la que
se va a trabajar, y el tamaño de poro de los procesos de diálisis para
eliminar material irrelevante. El tamaño de poro se ha reducido hasta 3
ó 5 kDa, ya que han sido descritos alergenos con tamaños moleculares
inferiores a 10 kDa.
En conclusión, estandarizar es un proceso clave que depende de muchos
factores que deben estar controlados. Factores importantes son la
selección de la materia prima, el líquido extractante, el tiempo de
extracción, la diálisis y el proceso de liofilización. Si se pretende
que los extractos de distintas compañías farmacéuticas sean
intercambiables, se necesita que todas extraigan el mismo tipo (y
variedad) de materia prima, con el mismo solvente y durante el mismo
tiempo y que se dialice por el mismo tipo de membrana.
¿Cuál debe ser la composición
alergénica de los extractos?
Los postulados de Thommen resumen las características que debe tener
una sustancia para que sea considerada como alergénica14. Estas
características son: que esté presente en el medioambiente, que esté en
una cantidad necesaria para producir síntomas, que induzca la
producción de IgE específica y que produzca síntomas tras su
inhalación. La selección de la materia prima es un paso previo y
esencial para la obtención de buenos extractos alergénicos, eficaces
para diagnóstico y tratamiento y que sean representativos del
medioambiente del paciente. En un extracto alergénico deben estar
presentes todos los alergenos susceptibles de provocar una reacción
alérgica y, en la medida de lo posible, lo ideal sería que se
encontraran en una proporción similar a la que se encuentran en su
forma nativa.
Extractos de ácaros
En estudios realizados en nuestro laboratorio, se observó que extractos
individuales de cuerpos y de heces del ácaro D. pteronyssinus tenían
perfiles de alergenos similares, detectándose la presencia de más
bandas en los extractos somáticos. En muchos casos, estos extractos
también tienen una potencia biológica mayor15. Sin embargo, los
alergenos presentes en los extractos de heces también están presentes
en los extractos somáticos, por lo que estos últimos pueden
considerarse más completos. También hemos querido investigar qué
alergenos están presentes en el aire en las salas de cultivo y
manipulación de ácaros. Para ello, colocamos filtros para determinar la
cantidad de alergeno que se recogía en el aire en las salas de cultivo
y medimos niveles de Der p 1 y Der p 2 en estas muestras. Observamos
que sin manipulación de los cultivos, y en condiciones de estabilidad,
se detectaban cantidades muy bajas de alergenos. Estos valores aumentan
drásticamente en el momento en que se ponía en marcha la maquinaria de
tamización o manipulación (Tabla
1). Estos filtros fueron igualmente
analizados por SDS-PAGE (Figura
5) e inmunoblots de IgE específica (Figura
6), identificándose los alergenos más importantes. Resultados
similares se obtuvieron comparando extractos convencionales de cuerpos
y de heces y filtros. De estos resultados se puede concluir que los
extractos alergénicos de ácaros son uniformes y reproducibles en su
composición y contienen alergenos somáticos y fecales. Además
comprobamos que los alergenos de ácaros se encuentran en mayor
concentración en el aire en condiciones de turbulencia o de agitación
del reservorio. Es importante señalar la alta concentración de Der p 2
en los extractos fecales, alergeno que también es detectable en el aire
durante los procesos de tamizado y sólo en condiciones de turbulencia,
lo cual sugiere la importancia clínica de este alergeno.
Los extractos de ácaros se encuentran actualmente bien estudiados y
estandarizados, y existen numerosos estudios que avalan la eficacia
clínica de la inmunoterapia de estos extractos16, 17. Se puede decir
que junto a las gramíneas, los ácaros pertenecen al grupo de alergenos
cuya composición está mejor estudiada y estandarizada. Se han
identificado y clonado más de 15 alergenos y demostrado la importancia
clínica de la sensibilización a sus alergenos.
Extractos de epitelios
Todos los animales vertebrados pueden ser causantes de procesos de
sensibilización al excretar proteínas o al acumularlas en las
superficies del cuerpo. La tenencia de mascotas es una de las
principales fuentes de alergenos que inducen alergia perenne en
humanos. Los alergenos principales son los derivados del gato (Felis
domesticus) y del perro (Canis familiaris). En los últimos años también
se detectado un incremento en la prevalencia de la alergia a otros
mamíferos incluyendo conejos y hámsters. Existen también procesos
alérgicos que son causados por animales y que están estrechamente
relacionadas con un tipo de asma ocupacional padecido por trabajadores
en contacto con animales de laboratorio, especialmente roedores (rata y
ratón). El resto de la población no suele padecer este tipo de alergias
puesto que no entran en contacto con los alergenos desencadenantes de
esta respuesta. Sin embargo, en Estados Unidos, la sensibilización a
rata y ratón suele ser muy frecuente en niños asmáticos18. Al ser
alergenos cuya principal vía de sensibilización es aérea, los síntomas
más comunes producidos son principalmente rinoconjuntivitis y asma.
La mayoría de los alergenos de mamíferos descritos se engloban en la
familia de las lipocalinas o de las albúminas, de ahí que exista
reactividad cruzada entre los diferentes taxones19. Las lipocalinas son
proteínas altamente solubles que están presentes en fluidos y
secreciones, poseen de una a tres estructuras conservadas y su función
es unir y transportar pequeños ligandos hidrofóbicos como vitaminas o
feromonas. Sus características inmunológicas no son aún del todo conocidas20.
Gatos y perros son la principal fuente de alergenos en los hogares y la
causa más común de sensibilizaciones alérgicas producidas por animales
domésticos, especialmente los gatos21. Las cantidades de alergenos
liberadas son importantes y su efecto se ve potenciado debido a los
reservorios de alergenos que existen dentro de las casas (mantas,
alfombras, sofás, etc.) donde se acumulan en grandes cantidades. Esto
hace que los niveles se mantengan elevados incluso mucho tiempo después
de retirar el animal22.
El alergeno más importante descrito en gato es una glicoproteína
dimérica de 38 kDa secretada principalmente por las glándulas sebáceas
que se acumula en la piel y el pelo23. Su producción está regulada
hormonalmente y las concentraciones varían notablemente entre machos y
hembras, siendo los primeros los que presentan los niveles más elevados
de secreción24. Se ha demostrado que los machos reducen la producción
de Fel d 1 de manera significativa tras la castración, siendo revertido
el proceso cuando se les administra testosterona exógena. El papel
fisiológico del Fel d 1 es desconocido pero debido a la relación con la
función holocrina del gato se sospecha que puede estar implicado en la
regulación de la secreción de lípidos, hecho que en parte estaría
corroborado por la similitud del alergeno con proteínas de unión de
esteroides. Se conoce que niveles de Fel d 1 inferiores a 100 ng/m3 de
aire son capaces de inducir síntomas respiratorios. Recientemente, una
cistatina ha sido identificada como alergeno de la piel (Fel d 3),
encuadrado en la familia de los inhibidores de la cisteína proteasa25,
26.
En perros se han descrito dos alergenos principales
(Can f 1 y Can f 2) pertenecientes a la familia de las lipocalinas y
con pesos de 25 y 27 kDa, respectivamente. Can f 1 es producido por las
células epiteliales de la lengua y Can f 2 es secretado por las
glándulas parótidas27. La albúmina ha sido igualmente descrita como
alergeno importante en el perro.
Los roedores, especialmente ratas (Rattus norvegicus), ratones (Mus
musculus), conejos (Orden Lagomorfa) y cobayas (Cavia sp)28, son
responsables de un importante número de enfermedades alérgicas29
debido, especialmente, a la importancia que estos animales tienen en la
investigación científica. En los últimos años, estos roedores están
siendo introducidos como mascotas, junto con hámster (Mesocricetus
auratus) y jerbos (Meriones unguiculatus), con lo que el número de
sensibilizaciones aumenta cada año.
Las fuentes de estos alergenos se encuentran en saliva, piel, pelo y
especialmente en orina. El hábitat típico de estos animales, en jaulas
con material inerte, como viruta de madera, serrín o sepiolita favorece
la acumulación de los alergenos en altas concentraciones. La elevada
actividad metabólica de estos animales hace que se liberen grandes
cantidades de alergeno. La presencia de reactividad cruzada entre las
diferentes especies30 es otro hecho característico de este tipo de
alergenos. Muchos de ellos tienen similitud con prealbúminas o
albúminas y están encuadradas en la familia de las lipocalinas.
En ratón, el alergeno mayor (Mus m 1) se encuentra en la orina y tiene
un peso aproximado de 18 kDa31. En rata se han descrito 3 alergenos
mayores de 17 (Rat n 1), 21 y 23 kDa. Pero no solo la orina de estos
animales parece ser fuente alergénica. Se ha descrito un alergeno de 29 kDa32 procedente del polvo de los animalarios de rata, compuesto
principalmente de escamas dérmicas, piel y pelo, además de proteínas de
la orina. Recientemente se han descrito también 3 alergenos de rata en
la piel con pesos moleculares de 19/17 kDa, 26/23 kDa y 55/51 kDa y
varios alergenos de menos de 22 kDa y otros dos de 66 y 43 kDa en saliva33. En cobaya el Cav p 1 y en conejo el alergeno Ory c 1 han sido
descrito ambos alergenos y encuadrados en la familia de las lipocalinas.
Estandarización de epitelios
Un desafío importante es la correcta estandarización de los epitelios
de mamíferos34, ya que, como hemos visto, existen muchos animales que
pueden producir alergia y hay varias fuentes de alergenos,
especialmente, epitelios y orina. Además, muchas de las moléculas
implicadas en la alergia a animales están bajo control hormonal o son
producto de su metabolismo, lo cual hace muy difícil conseguir una
materia prima homogénea. Se ha demostrado que existe variabilidad
alergénica según sea la fuente de materia prima que se utilice,
pudiéndose obtener distintos patrones si los extractos provienen de
pelo o de raspados de la piel. También pueden existir diferencias si la
materia prima proviene de machos o de hembras, de animales con distinto
color de pelaje, de animales adultos o jóvenes, e incluso según las
razas o variedades. Incluso se ha sugerido que la dieta puede
influenciar la alergenicidad de los gatos35. Todos estos aspectos están
mejor estudiados en los gatos, donde se sabe que la producción de Fel d
1 está regulada hormonalmente36.
En la actualidad existe una cierta confusión en la nomenclatura de los
extractos de mamíferos. Esta confusión es debida al uso de distintas
materias primas etiquetando los extractos con los mismos nombres. En
general se denominan extractos de epitelios, pero su procedencia puede
ser diversa. Existen extractos cuya procedencia es el pelo, que es
lavado en acetona y del cual se separan por tamizado las partículas que
se encuentran adheridas a su superficie, y que son las que transportan
la mayor cantidad de alergeno, especialmente Fel d 1. La materia prima
resultante de desengrasar el pelo y recoger el material en un filtro
contiene escamas (caspa, o "dander") y otras células de la epidermis.
También existen los extractos de piel (epitelio). Estos extractos se
preparan a partir de fragmentos de piel, incluyendo pelos, del animal.
Este material puede haber sido desengrasado previamente y liofilizado.
Estos extractos tienen una composición alergénica distinta, suelen ser
menos potentes y tienen un mayor contenido de albúmina y otras
proteínas séricas. Un grupo importante de alergenos que no ha sido
estandarizado corresponde al grupo de las orinas, que pueden ser muy
importantes en ciertos animales.
En los últimos años, hemos llevado a cabo un estudio para identificar
la mejor materia prima de partida para fabricar extractos para
diagnosticar la alergia al gato. Para ello se utilizó materia prima de
diferentes procedencias, como pelo de varias compañías suministradoras,
y epitelio. Los resultados demostraron perfiles diferentes según se
tratara de una materia prima, u otra. Observamos que los extractos
derivados del pelo son más potentes y contienen menos proteínas
irrelevantes (Figura 7). Además, tienen un contenido mayor de Fel d 1 y
han demostrado eficacia clínica en estudios a doble ciego controlados
con placebo37.
Para establecer que tipo de extracto se debería usar para el
diagnóstico y tratamiento de la alergia a los gatos, hemos realizado
una serie de experimentos para determinar qué tipo de material se
encuentra en suspensión en el aire. Analizamos las concentraciones de
Fel d 1 en filtros recogidos en un estabulario donde se mantenía una
gata en cautividad. Se detectaron niveles medios aproximadamente 5 ng/m3. Este valor se elevó bruscamente, más de 20 veces, durante la
etapa del celo de la gata, hasta recuperar los valores habituales
finalizado el ciclo estral38. Pruebas cutáneas realizadas con extractos
de filtros recolectados en esa sala produjeron pruebas cutáneas
positivas, aunque de menor tamaño que las producidas por un extracto
estandarizados (Figura 8).
El caso de los extractos de epitelio de conejo es similar, existiendo
diferencias entre extractos de conejos jóvenes y adultos. Los perfiles
de conejos jóvenes contienen bandas de mayor peso molecular, mientras
que los perfiles de los conejos adultos tenían bandas de menor peso
molecular (Figura 10). Los resultados demostraron que los extractos de
conejos adultos tenían una mejor capacidad diagnóstica in vivo que los
conejos jóvenes a una concentración de prick inferior39.
Como conclusión general en este punto, podemos afirmar que los
extractos de epitelios deben estar preparados a partir de una materia
prima con unas características alergénicas similares a la que se
inhala. Por lo tanto estos extractos deben proceder del lavado con
acetona y posterior filtrado del pelo y, a ser posible, de animales
adultos.
Conclusiones
Existen diferencias en los extractos alergénicos de diferentes
compañías farmacéuticas. Estas pueden deberse a la selección adecuada
de la materia prima, las diferencias en métodos, tiempos y soluciones
de extracción, tamaño de poro de diálisis y a los métodos de valoración
de los alergenos para asignarles una potencia biológica determinada. En
la estandarización in vivo, es igualmente necesario unificar los
criterios de selección de los pacientes para obtener resultados
homogéneos. Los métodos de valoración, aunque el principio científico
sea el mismo, deben ser uniformes y estar validados, de otra forma,
estas variaciones pueden agravarse. Estos factores son igualmente
aplicables para la cuantificación de alergenos mayores. El objetivo
final de todos debe ser la obtención de extractos que sean consistentes
y reproducibles, estables, y con eficacia clínica y seguridad
demostrada para que los pacientes alérgicos sean tratados de una forma
segura y eficaz.
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