La investigación sobre la tecnología médica avanza día a día. Sin embargo, para la mayoría de las personas suele ser difícil ver estos avances. ¿Cuántos de nosotros dedicamos nuestro tiempo a investigar los artículos científicos más recientes, leerlos y comprenderlos? Nosotros lo hacemos. Ya que trabajamos en el campo de la medicina experimental, es crucial para nosotros estar al día no sólo sobre la criónica, sino sobre muchos temas relacionados con lo que queremos conseguir: la posibilidad de que cada persona decida cuánto tiempo quiere vivir. Si a ti también te interesan los artículos científicos recientes sobre la criopreservación, echa un vistazo a nuestro resumen.

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¿En qué punto se encuentra el desarrollo de la criopreservación?

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Vamos a empezar desde el principio. El término “criopreservación” se refiere al proceso de almacenamiento de material biológico a bajas temperaturas. Se pueden criopreservar células, tejidos, embriones, semen, órganos y organismos completos. Las empresas de biostasis (también conocidas como criónicas) ofrecen un servicio de criopreservación humana. Dado que los humanos están compuestos de células, tejidos, embriones (o semen) y órganos, los descubrimientos relacionados con cualquiera de estos podrían influir en el campo de la biostasis. Del mismo modo, los avances en la criopreservación humana posiblemente ayudarían al desarrollo de otros campos conectados. Entonces, ¿hasta dónde han llegado los investigadores en el desarrollo de técnicas de criopreservación y reanimación?

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Se acerca el invierno: el futuro de la criopreservación

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Si buscas una visión general reciente del tema, sus aplicaciones actuales y sus perspectivas, "Winter is coming: the future of cryopreservation" (en español; Se acerca el invierno: el futuro de la criopreservación) es el artículo que necesitas. Publicado en abril del 2021 por Bojic, S., Murray, A., Bentley, B.L. y otros, este trabajo es la herramienta perfecta para entender la criopreservación como un "esfuerzo interdisciplinario entre la medicina, la biología, la bioinformática, la química y la física [1]".

La criopreservación es un campo de estudio relativamente específico y sólo hace unos 70 años que se fundó el campo dedicado a la criobiología. En ese corto periodo de tiempo, han habido notables progresos. En el pasado, los investigadores sólo podían congelar espermatozoides de un tamaño medio de unos 50 micrómetros(5/100.000 de un metro). Hoy en día, utilizando soluciones complejas de varios componentes, podemos vitrificar tejidos, órganos pequeños y organismos enteros tan complejos como los seres humanos.

Pero, ¿para qué necesitamos exactamente la criopreservación?

• La conservación de órganos y tejidos podría facilitar el proceso de trasplante y resolver los problemas relacionados con la escasez de donantes de órganos, al permitir la creación de un banco de órganos. Esta problemática necesita de una solución urgente. De hecho, en 2010sólo se cubrió el 10% de la necesidad mundial de trasplantes de órganos.
• Lapreservación de la fertilidad (óvulos, esperma o tejido reproductivo) es un campo que ha crecido exponencialmente, con grandes resultados. Desde el primer nacimiento tras una fecundación in vitro (FIV) en 1978, se han producido al menos8 millones de bebés con la ayuda de la reproducción médicamente asistida.
• Descubrimiento de fármacos, el desarrollo y el ensayo de fármacos también podrían beneficiarse de la disponibilidad de grandes cantidades de tejidos y células criopreservadas. La investigación fármaco-toxicológica podría utilizar cortes detejido de material de órganos humanos. Esto permitiría obtener resultados más eficaces y reducir el uso de animales de laboratorio.
• Lascélulas madre representan recursos muy prometedores para su aplicación en la terapia celular y la medicina regenerativa. Actualmente, sus aplicaciones comerciales y clínicas dependen de la criopreservación, la única opción disponible de almacenamiento a largo plazo.
• Por último, la criopreservación humana podría revolucionar por completo el campo de la medicina de urgencia. El uso de temperaturas muy bajas para salvar vidasestá aún en pañales. Los estados moderados de hipotermia se han convertido recientemente en una práctica habitual para ganar un tiempo crucial en situaciones de emergencia. La hipotermia profunda y la vitrificación son campos menos comunes, pero prometedores.

Por último, el artículo ofrece explicaciones técnicas, pero no demasiado complejas, sobre aspectos fundamentales como la congelación y la vitrificación, los distintos agentes crioprotectores y su toxicidad, la descongelación y el calentamiento. El trabajo concluye con una nota muy prometedora: aún quedan muchas oportunidades por delante, desde mejoras a corto plazo en la biología de los trasplantes hasta ambiciones que en su día se consideraron ciencia ficción, como la construcción de bancos de órganos o la animación suspendida a largo plazo.

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Nuevos enfoques para la criopreservación de células, tejidos y órganos

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Si estás interesado en la criónica, probablemente ya tengas algún conocimiento de los temas tratados en el primer artículo. Este segundo artículo, en cambio, expone una serie de nuevos enfoques tanto para la preservación a bajas temperaturas como para el calentamiento. Su título es"New approaches to cryopreservation of cells, tissues and organs" (Nuevos enfoques para la criopreservación de células, tejidos y órganos) y fue publicado en junio de 2019 por Taylor MJ, Weegman BP, Baicu SC, Giwa SE.

El propósito del estudio es claro. El desarrollo de una cadena de suministro de órganos y tejidos que pueda satisfacer las demandas sanitarias del siglo XXI, implica superar el doble reto de (1) disponer de una cantidad suficiente de estos recursos que salven vidas y (2) tener los medios para almacenarlos y transportarlos para sus diversas aplicaciones [2].

Centrémonos en este segundo reto. Con las tecnologías actuales, alrededor del 60% de los corazones y pulmones donados tienen que ser desechados. Esto se debe a que la persona que los necesita suele encontrarse a una distancia apenas superior a unas horas (el tiempo que estos tejidos pueden sobrevivir fuera del cuerpo). Para resolver este problema, los investigadores están estudiando formas de preservar tejidos y órganos. La conservación a corto plazo puede lograrse con el uso de temperaturas unos pocos grados por encima del punto de congelación. Como no se forma hielo, el procedimiento de descongelación sucesiva es, en la mayoría de los casos, bastante sencillo. Sin embargo, en la mayoría de los casos, necesitamos almacenar el material biológico durante un periodo de tiempo más largo. Para esto son necesarias temperaturas más bajas. Con temperaturas más bajas surge el problema de la formación de hielo (que dañaría los tejidos). Para evitar la formación de hielo y mejorar la calidad de la criopreservación, los investigadores utilizan una solución crioprotectora anticongelante que induce un proceso llamadovitrificación. Pero con estas soluciones surge el problema de la toxicidad durante la descongelación. Y para este problema, la tecnología médica aún no ha encontrado una solución.

Veamos algunos de los diferentes enfoques que presenta el artículo.

• Superenfriamiento. Muchas especies de la naturaleza pueden mantener temperaturas corporales por debajo del punto de congelación durante semanas o más, hibernando para evitar la formación de hielo. El superenfriamiento podría inducir artificialmente en los órganos humanos mediante la aplicación de crioprotectores de bajo peso molecular y bloqueadores de hielo sintéticos.
• Congelación parcial controlada. Hay al menos 45 animales que pueden sobrevivir largos periodos de tiempo a temperaturas elevadas bajo cero en estado de biostasis. Los investigadores están estudiando CPA de bajo peso molecular que podrían ayudar a reproducir esta capacidad en los seres humanos.
• Nanocalefacción. Para conseguir un calentamiento rápido y uniforme después de la criopreservación, podríamos utilizar métodos de transferencia de calor capaces de calentar el tejido desde dentro en lugar de hacerlo sólo por conducción superficial. La tecnología de nano calentamiento podría hacerlo mediante nanopartículas magnéticas biocompatibles perfundidas con las soluciones de vitrificación. Mediante campos de radiofrecuencia podríamos excitar estas nanopartículas, provocando un calentamiento rápido y uniforme.

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Vitrificación y nanocalefacción de riñones

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Teniendo en cuenta la importancia del nano calentamiento para la descongelación y la futura reactivación, veamos hasta dónde ha llegado la investigación en este campo. El artículo "Vitrificación y nanocalefacción de riñones" (Vitrificación y nanocalefacción de riñones) muestra un exitoso experimento de nanocalefacción en un riñón de rata. Publicado en agosto de 2021 por Sharma A, Rao JS, Han Z y otros, este trabajo sugiere que este método es muy prometedor para los trasplantes.

Durante el experimento, los investigadores realizaron la perfusión en riñones de rata a través de la arteria renal con un cóctel crioprotector (CPA) y nanopartículas de óxido de hierro recubiertas de sílice (sIONP). Tras enfriar los riñones a -40 °C, verificaron la distribución de las sIONP y el estado de vitrificación de los riñones mediante el uso de imágenes de tomografía microcomputada (µCT). Una vez comprobado que las soluciones se habían perfundido correctamente, se excitaron las nanopartículas aplicando un campo de radiofrecuencia. Los riñones vitrificados fueron nano-calentados con éxito: el modelado muestra la evitación tanto de la cristalización del hielo como del agrietamiento durante estos procesos. El experimento demostró una preservación predominante de la integridad vascular (tasas de flujo, baja presión y baja resistencia), y tales medidas son indicadores importantes de la calidad del órgano en la práctica clínica actual. Por otro lado, los investigadores observaron daños causados por la toxicidad de las soluciones crioprotectoras utilizadas. Para hacer frente a este problema, será necesario desarrollar soluciones de vitrificación menos tóxicas y más estables.

Como concluye el artículo, la combinación de los estudios que se presentan aquí con la tecnología de perfusión y crioprotección en continua evolución promete una criopreservación de órganos totalmente satisfactoria en un futuro próximo, con implicaciones potencialmente revolucionarias para el futuro del trasplante de órganos[3].

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Criopreservación de un cerebro humano y su correlato experimental en ratas

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Finalmente, el último artículo que recomendamos se centra en comprender el éxito de los procedimientos actuales de criopreservación para almacenar el cerebro y los recuerdos de un ser vivo. Publicado en diciembre de 2020 por Canatelli-Mallat M, Lascaray F, Entraigues-Abramson M, y otros, "Cryopreservation of a human brain and its experimental correlate in rats" (Criopreservación de un cerebro humano y su correlato experimental en ratas) muestra resultados apasionantes.

Como se indica en el artículo, la idea de que la criopreservación humana es "un empeño poco realista o incluso utópico" ha ido cambiando progresivamente en los últimos años [4]". La NASA, por ejemplo, patrocina actualmente proyectos de investigación sobre la animación suspendida. Esta tecnología se considera esencial para los viajes interestelares o incluso interplanetarios, y es factible con la cantidad necesaria de inversión e investigación.

Este estudio compara el cerebro criopreservado de una mujer (que donó su cuerpo a la ciencia) con los cerebros de tres grupos diferentes de cerebros de ratas, criopreservados con diferentes soluciones. Tres grupos de ratas fueron perfundidos con fijador pero sin congelar (grupo de referencia), solución de vitrificación VM1 (grupo de control) o la solución de crioprotección utilizada en la paciente (grupo experimental). Tras ser almacenados a -80ºC, se descongelaron los cerebros tanto de la mujer como de las ratas. Los investigadores no encontraron evidencia histológica de la formación de hielo. Cuando se forma hielo en un cerebro criopreservado y posteriormente se funde, los cristales de hielo dejan cavidades en el tejido. No se encontraron tales cavidades. Además, compararon neuronas específicas: neuronas NeuN, inmunotinción SYN del hipocampo, DCX del hipocampo y neuronas dopaminérgicas. Los procedimientos de crioprotección no tuvieron ningún impacto adverso en el grosor hipocampal o cortical (necesario para recordar). Sin embargo, las neuronas inmaduras (DCX positivas) del hipocampo mostraron un impacto desfavorable.

Citando la discusión del artículo: Quizás el hallazgo más alentador del presente estudio es que la densidad de las sinapsis del hipocampo (área inmunorreactiva SYN) no se vio afectada por ninguno de los protocolos de crioprotección. Si futuros estudios demuestran que la densidad sináptica cerebral no se ve afectada por los procedimientos de crioprotección, esto sugeriría que el conectoma conserva una integridad aceptable después de la vitrificación, lo que permitiría esperar que los cerebros criopreservados mantengan una proporción sustancial de la información presente en el sistema nervioso en el momento de la muerte [4].

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Conclusión

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La tecnología médica aún no ha sido capaz de abordar todos los aspectos relacionados con la criopreservación. Sin embargo, día tras día nos acercamos a la posibilidad de lograr la reanimación. Gracias a la criopreservación humana, en un futuro (quizá no muy lejano) podríamos tratar las enfermedades de las personas y salvar sus vidas. Puede que sea un camino largo, pero definitivamente no es imposible.

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Referencias

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[1] Bojic S, Murray A, Bentley BL, et al. Winter is coming: the future of cryopreservation. BMC Biol. 2021;19(1):56. Publicado el 24 de marzo de 2021. doi:10.1186/s12915-021-00976-8

[2] Taylor MJ, Weegman BP, Baicu SC, Giwa SE. New Approaches to Cryopreservation of Cells, Tissues, and Organs. Transfus Med Hemother. 2019;46(3):197-215. doi:10.1159/000499453

[3] Sharma A, Rao JS, Han Z, et al. Vitrification and Nanowarming of Kidneys. Adv Sci (Weinh). 2021;8(19):e2101691. doi:10.1002/advs.202101691

[4] Canatelli-Mallat M, Lascaray F, Entraigues-Abramson M, et al. Criopreservación de un cerebro humano y su correlato experimental en ratas. Rejuvenation Res. 2020;23(6):516-525. doi:10.1089/rej.2019.2245