Membrana Amniótica - ¿Cuál es su potencial?
Actualizado: 29 jun 2020
Prof. Roberto Ebensperger (Junio 2020)
El descubrimiento del potencial de aplicaciones medicinales de las membranas fetales comenzó a principios del siglo XX como una técnica para el trasplante de piel en el tratamiento de quemaduras y otras heridas de la piel. Durante la década de 1940, se descubrió la capacidad de la membrana amniótica (MA) para disminuir las adherencias y se lograron avances en el tratamiento de muchas otras afecciones en múltiples campos médicos. Estos incluían adherencias meningocerebrales, glosectomía total, onfalocele, heridas diabéticas sin cicatrización y adherencias labiales. El uso más extenso y extendido de MA ha sido en la especialidad oftálmica para tratar diversas patologías oculares y en cirugía ocular. En los últimos 30 años, ha habido un aumento en las posibles indicaciones para la aplicación de MA y una mayor demostración de la viabilidad de la MA en procedimientos quirúrgicos dentro de las disciplinas abdominales, ortopédicas, plásticas, cuidado de heridas y muchas otras disciplinas.
Las técnicas de preservación mejoradas y la mayor disponibilidad extendieron la utilización de la MA a todos los campos de la cirugía. Como resultado, el uso de MA ya no es solo para los grandes centros médicos.
Estructura
Las membranas fetales incluyen el líquido amniótico, el cordón umbilical y la placenta. La placenta está formada por la capa interna de amnios y la capa externa de corion (figura 1).
El amnios es la capa placentaria más interna que consiste en la capa epitelial interna, la membrana basal y la capa del estroma, que se encuentran adyacentes al corion. La capa del estroma está formada más finamente por una capa compacta, una capa de fibroblastos y una capa esponjosa. Esta construcción de amnios compila cinco capas distintas y tiene un ancho de 0.02 a 0.5 mm de espesor. Macroscópicamente, esta membrana amniótica o amnion es un tejido delgado, transparente y resistente; y se encuentra adherida al corion del cual es fácilmente separada o removida mediante una simple tracción o con la ayuda de instrumental quirúrgico.
La capa epitelial es un estrato único de células epiteliales adyacente al líquido amniótico. Estas células contienen uniones de microvellosidades que regulan el líquido amniótico, como un revestimiento sinovial. Estas células epiteliales contienen factores de crecimiento, prostaglandinas, péptidos vasoactivos, citocinas y proteínas extracelulares. Esta capa sirve como epitelio de cobertura, función secretora activa y transporte intercelular.
La membrana basal es la capa intermedia dentro del amnios. Es muy delgado y sirve como barrera permeable a las macromoléculas amnióticas. El proteoglicano y el heparan sulfato son abundantes en esta capa. Estas macromoléculas particulares regulan los procesos proliferativos epiteliales y la angiogénesis en la construcción de la membrana.
La capa del estroma contiene colágeno y elastina con células tipo fibroblastos mesenquimales. Se subdivide además en una construcción de tres componentes que consiste en capas compactas, fibroblásticas y esponjosas. La capa compacta es relativamente gruesa y se cree que es la capa más fuerte en resistencia a la tracción. Los fibroblastos son abundantes en las dos capas externas, que comprenden los fibroblastos y las capas esponjosas. La capa de fibroblastos es la más gruesa de las capas de amnios.
El corion es una membrana bilaminar compuesta de una capa reticular externa que es similar a la capa estromal del amnios y una capa interna de trofoblasto. Aunque la capa de corion muestra un grosor mayor que el amnios, demuestra menos resistencia a la tracción que la capa de amnios. El corion contiene vellosidades que funcionan como barrera entre los vasos sanguíneos maternos y fetales.
Figura 1. Representación esquemática de la estructura de la membrana fetal a término. [Heckmann N et al. Application of Amniotic Tissue in Orthopedic Surgery. Am J Orthop. (2016) 45(7):E421-E425]
Ventajas del tejido amniótico
El tejido amniótico está fácilmente disponible, ya que a menudo se descarta después del parto. El tejido amniótico se compone de una matriz extracelular, que actúa como un andamiaje natural para la fijación celular y el soporte estructural de las células, así como los tipos de colágeno I, III, IV, V y VI, ácido hialurónico y una serie de factores de crecimiento.12 Además, posee propiedades antimicrobianas, incluidas las beta-defensinas. Se ha demostrado que el tejido amniótico ejerce un efecto antiinflamatorio al inhibir la cascada inflamatoria. El tejido amniótico también tiene la capacidad de amortiguar la "tormenta de citoquinas" que ocurre después de una lesión, lo que llevaría a efectos beneficiosos sobre la curación de tejidos y la formación de cicatrices en los pacientes.
La falta de tumorigenicidad y respuesta inmunológica en los hospederos. La falta de respuesta inmunológica se debe en parte al hecho de que las células amnióticas no expresan antígenos leucocitarios humanos de clase II y solo expresan antígenos clase I en pequeñas cantidades.
Propiedades celulares y beneficios
La MA contiene múltiples citoquinas, factores de crecimiento, metaloproteinasas, proteínas antiinflamatorias y otros componentes de la matriz. Estas macromoléculas biológicas proporcionan funciones y características especializadas que permiten a la MA demostrar:
Propiedades anticicatriz
Propiedades anti-inflamatorias
Propiedades antimicrobianas
Propiedades analgésicas
Regeneración y epitelización.
Privilegio no inmunogénico e inmune (no expresa moléculas MHC de clase II)
El tejido amniótico está disponible comercialmente en varias formas. Estos incluyen:
Membrana amniótica fresca
Para la obtención de un injerto de MA fresco, la capa amniótica se obtiene y almacena en una solución salina y no se coloca en ningún portador o lámina de almacenamiento. La MA necesita ser refrigerada y usada dentro de las 24 horas. Este método de preparación retiene todas las células y proteínas. Esta forma de MA es la más difícil de obtener y no se usa ampliamente en los países en desarrollo. La mayoría de los países no desarrollados utilizan esta forma de MA debido al costo económico de procesamiento y almacenamiento del injerto de MA.
Membrana amniótica criopreservada
Al cosechar la capa de amnios, el tejido se coloca sobre una lámina de nitrocelulosa. La hoja se conserva en una solución 1: 1 de medio Eagle modificado de Dulbecco (sin colorante) y glicerol. Se puede usar una combinación de los siguientes antibióticos en la solución para la conservación: penicilina, estreptomicina, neomicina, anfotericina B y ciprofloxacino. El producto debe almacenarse a -80°C hasta el momento de la utilización. La membrana se descongela y se lava en una solución salina antes del trasplante. La fecha de caducidad suele ser de 2 meses a partir del procesamiento si se almacena a -80°C (figura 2).
Membrana amniótica liofilizada
Para desarrollar MA liofilizada, la técnica consiste en congelar previamente la MA por un período corto y luego la MA se liofiliza. Dependiendo de lo efectivo del proceso de liofilización, esta MA puede almacenarse a temperatura ambiente y depende del fabricante evaluar la fecha de vencimiento.
Membrana amniótica deshidratada a baja temperatura.
La mayor parte de la producción comercial de MA hoy en día se realiza mediante técnicas de procesamiento de deshidratación y descelularización a baja temperatura y aplicación de vacío. La MA se obtiene y procesa a baja temperatura para matar las células vivas, pero no lo suficientemente alta como para degradar las proteínas regenerativas. La MA obtenida por este proceso puede almacenarse a temperatura ambiente y depende del fabricante determinar la fecha de vencimiento.
Membrana amniótica liofilizada/micronizada
Un polvo fino liofilizado de partículas micronizadas que se aplica directamente a una herida o se puede resuspender para inyección.
Los efectos de diferentes técnicas de conservación y almacenamiento han tenido poco o ningún efecto sobre la función y efectividad de la MA. Varios estudios han demostrado que la MA conserva su potencial antimicrobiano, antiinflamatorio y regenerativo a pesar de estar descelularizada en algunas de estas técnicas de procesamiento.
Figura 2. Membrana amniótica criopreservada.
Aplicaciones clínicas
Las aplicaciones clínicas de la MA son variadas en múltiples disciplinas médicas. El uso más extendido se ha encontrado en el campo ocular seguido del cuidado de heridas y sustitutos de la piel para quemaduras.
Cuidado de heridas
El uso clínico más ampliamente documentado para la MA es en el cuidado de heridas y la dermatología. Inicialmente, se utilizó MA fresca para el tratamiento de quemaduras y heridas infectadas. Décadas de experiencia clínica ha sugerido, y respaldado, que el amnios humano es una cobertura para heridas muy favorable y con un bajo rechazo inmunológico. Cuando se usa como una cubierta tópica para heridas en grandes quemaduras, los injertos de membrana placentaria parecen reducir el crecimiento bacteriano en la superficie. Investigaciones adicionales han encontrado que la MA acelera la angiogénesis y la fibrogénesis en heridas crónicas no curativas. Los diversos estudios y análisis han demostrado que altas tasas de cierre de heridas entre 6 y 12 semanas y oscilan entre 80% y 95%. Otras evaluaciones han verificado la eficacia de la aplicación semanal y quincenal de aloinjerto de membrana de corión/amnios humanos deshidratados en la cicatrización completa de la herida; los resultados validan estudios previos que demuestran que las úlceras diabéticas tratadas con aplicación semanal sanan más rápidamente que con la aplicación quincenal.
Oftalmología
El uso más grande y extenso de la MA humana ha sido para los trastornos de la superficie ocular. Los oftalmólogos han reconocido los beneficios de usar membranas placentarias para abarcar todas las formas de defectos conjuntivales y lesiones corneales, especialmente quemaduras químicas. Las aplicaciones oftalmológicas para la MA son extensas con respecto a defectos de la superficie corneal y quemaduras químicas. Una nueva investigación muestra que el trasplante de MA es una modalidad para suprimir la inflamación, prevenir la formación de úlceras y promover la curación durante la etapa aguda del síndrome de Steven-Johnson y la necrólisis epidérmica tóxica. La epitelización y la disminución de las cicatrices muestran una gran promesa en el tratamiento de esta condición.
Otras potenciales aplicaciones clínicas incluyen:
Cirugía abdominal y pélvica
Cirugía craneal y espinal
Cirugía Oral y Maxilofacial
Cardiología y cirugía vascular
Reparación de lesión del nervio periférico
Cirugía Ortopédica
Cicatrización y reconstrucción ósea
Reparación de tendones
Reparación de articulaciones y cartílagos
Fascitis plantar
Aplicaciones en cirugía de pie y tobillo
Trastornos osteocondrales (y condrales)
Las lesiones osteocondrales (condrales) hacen referencia a lesiones delimitadas en el cartílago de las grandes articulaciones, rodeadas de tejido sano. Ellas penetran el cartílago hasta afectar al hueso subyacente (la lesión condral sólo daña el cartílago, pero no el hueso subyacente). Las lesiones condrales y osteocondrales precisan un tratamiento cuando producen muchos síntomas, o cuando por su extensión amenazan con producir artrosis secundaria que lleve a necesitar una prótesis posterior. Las terapias clásicas buscan inducir una reparación del cartílago por mecanismos naturales de regeneración (desbridamiento, abrasión, microfracturas) o trasplantando partes de cartílago de zonas de poca carga a la zona lesionada (mosaicoplastias). Sin embargo, el cartílago tiene una capacidad regenerativa limitada, y estas técnicas suelen fallar en lesiones de gran tamaño y en lesiones sobre las que ya se han realizado intervenciones previas, reproduciéndose los síntomas al cabo del tiempo. Además, la regeneración por estos medios forma un cartílago deficitario no hialino o fibrocartílago (producido por los fibroblastos de la sangre y no por los condrocitos del cartílago) que se revela insuficiente con el paso del tiempo. Por ello nuestro laboratorio se propone desarrollar un producto nuevo e innovador caracterizado por:
usar membrana amniótica micronizada o membrana amniótica fluida
usar células madre mesenquimales derivadas de cordón umbilical (UCMSC)
puede o no contener vesículas extracelulares derivadas de UCMSC
la formulación puede o no contener excipientes que favorezcan el proceso de cicatrización
El Dr. Roberto Ebensperger ya se encuentra desarrollando innovaciones en el área y cuenta con la colaboración de traumatólogos de rodilla para usar el producto desarrollado en lesiones osteocondrales limitantes o para evaluar su efecto sobre la calidad de regeneración de la lesión. Adicionalmente, el Dr. Ebensperger matiene una colaboración con el Instituto Distrital de Ciencia; Biotecnología e Innovación en Salud (IDCBIS) de Bogotá, Colombia para el desarrollo de la medicina regenerativa (terapia celular e ingeniería de tejidos) y el intercambio de transferencia tecnológica. Recientemente, estuvo trabajando con membrana amniótica y conociendo las técnicas de preservación que utiliza el IDCBIS para proveer de membrana amniótica a los centros de salud para su uso clínico en heridas y oftalmología.
Aspectos regulatorios
La Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) clasifica el amnios como un tejido de aloinjerto bajo la norma Células Humanas, Tejidos y Productos Celulares y basados en Tejidos (Human Cells, Tissues, and Cellular and Tissue-Based Products; HCT/Ps) 361. Para cumplir con los criterios, el tejido debe ser mínimamente manipulado. Debe ser para uso homólogo y no se puede combinar con otras células o tejidos. No puede haber un efecto sistémico o dependencia de la actividad metabólica de las células vivas para lograr su función principal. El tejido debe tener un efecto localizado in vivo. Por lo tanto, el tejido de aloinjerto de amnios puede comercializarse, siempre que no se comercialice como un producto de células madre o para contener células viables.
El Mercado Global de Membrana Amniótica
Los análisis de diversas consultoras de mercado estiman que se espera que el mercado mundial de la membrana amniótica tenga un valor de $5,8 mil millones para 2025 y se proyecte que el mercado muestre una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 12.6% durante el período de pronóstico.
Se espera que el mercado global de membranas amnióticas sea impulsado por el aumento en el número de la población geriátrica, la expansión de las indicaciones de trasplante de membranas amnióticas (TMA), el aumento de la inversión en I+D en TMA por parte de los actores clave, un mayor enfoque en la investigación de células madre y tejidos, necesidades clínicas no satisfechas, armonización regulatoria, etc. Además, el aumento en el número de trasplantes de membrana amniótica probablemente esté influenciado por la introducción de nuevas e innovadoras técnicas quirúrgicas para el transplante de membrana amniótica derivadas de placenta, la creciente conciencia sobre la presencia de factores de crecimiento y citoquinas en la membrana amniótica, y el cambio demográfico constituido por el envejecimiento de la población. Además, el proceso de aprobación de productos se ha acelerado en los mercados desarrollados. Las rápidas aprobaciones de la FDA para productos a base de membrana amniótica, como suspensiones y aloinjertos para tratar heridas quirúrgicas, están contribuyendo al crecimiento del mercado de membranas amnióticas. También se anticipa un número creciente de cirugías estéticas realizadas para impulsar el mercado durante el período de pronóstico. Sin embargo, la falta de profesionales capacitados/experimentados para realizar TMA y la falta de pautas estandarizadas sobre ingeniería de tejidos y biomédica son factores que obstaculizan el crecimiento del mercado.
El segmento de aplicación de heridas quirúrgicas en el mercado de membranas amnióticas dominó el mercado global en 2018 y se espera que siga la misma tendencia durante el período de pronóstico. Mientras que el segmento de oftalmología representa la segunda participación de ingresos más grande en el mercado global de membranas amnióticas debido a la mayor capacidad de la membrana amniótica para mejorar la cicatrización de heridas epiteliales de la superficie del ojo.
Varios institutos están tratando de introducir nuevas áreas de aplicación para estos productos centrándose en las actividades de investigación en células madre y medicamentos regenerativos. También es probable que este factor respalde la expansión del mercado. El uso de la membrana amniótica criopreservada se observa en gran medida en hospitales, centros quirúrgicos ambulatorios (ASC) y clínicas especializadas.
Se espera que el crioconservado sea el segmento dominante en el futuro, ya que es altamente efectivo y asegura la preservación de las propiedades histológicas y biológicas.
Se proyecta que el segmento de heridas quirúrgicas será testigo de un alto crecimiento debido al uso creciente de estos productos para aplicaciones quirúrgicas.
Se espera que las clínicas especializadas registren la CAGR más alta durante el período de pronóstico debido al creciente número de cirugías cosméticas y reconstructivas que se realizan.
Las principales compañías en el mercado de membranas amnióticas incluyen Alliqua BioMedical Inc.; Amnio Technology, Applied Biologics LLC; Human Regenerative Technologies DermaSciences; Productos Katena, MiMedx Group Inc.; y Skye Biologics, Inc.
H Niknejad et al. Properties of the Amniotic Membrane for Potential Use in Tissue Engineering. Eur Cell Mater (2008) 15:88-99
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Zelen ChM et al. The Use of Human Amnion/ Chorion Membrane in the Clinical Setting for Lower Extremity Repair: A Review. Clin Podiatr Med Surg (2015) 32:135–146
Kogan S et al. Amniotic Membrane Adjuncts and Clinical Applications in Wound Healing: A Review of the Literature. Wounds (2018) 30(6):168-173
Amniotic Membrane Market Worth $5.81 Billion By 2025 | CAGR: 12.6%. https://www.grandviewresearch.com/press-release/global-amniotic-membrane-market
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