La criopreservación es el proceso de conservación de células, tejidos y otros materiales biológicos mediante su enfriamiento a temperaturas muy bajas. Durante este proceso, es esencial evitar la formación de cristales de hielo, que de lo contrario destruyen las membranas celulares y las hacen inviables. Para reducir el riesgo de formación de cristales de hielo, se utilizan agentes crioprotectores.
¿Cómo funcionan los agentes crioprotectores?
Los crioprotectores, también conocidos como agentes crioprotectores o CPA, son un tipo de anticongelante de uso médico que se introduce mediante un proceso denominado perfusión. Protegen contra la formación de hielo y conducen a la vitrificación, que es la transformación de una sustancia en un estado amorfo similar al vidrio. Actualmente, la criopreservación se utiliza con éxito en el almacenamiento de células madre, la tecnología de reproducción asistida e incluso para la conservación de ciertos animales, plantas y semillas [4]. Algunos de los APC más utilizados en la actualidad son el dimetilsulfóxido (DMSO) y el etilenglicol.
Por desgracia, ambos agentes son tóxicos en cierta medida, por lo que sería necesario reparar daños adicionales antes de calentar organismos celulares complejos. Su toxicidad también requiere que se administren a temperaturas cercanas al punto de congelación.
Esta es una de las razones por las que la criopreservación aún no puede utilizarse para el almacenamiento y la donación de órganos ni para la reanimación. Sin embargo, el 60% de los corazones y pulmones de los donantes no se utilizan ni se trasplantan debido, en parte, a que se superan sus tiempos máximos de conservación hipotérmica, y este desperdicio podría superarse con la criopreservación [1]. Uno de los principales obstáculos para ello es el tiempo insuficiente para que los CPA penetren en las células antes de la toxicidad.
Un nuevo e interesante estudio publicado recientemente en el Journal of Materials Chemistry B demuestra el potencial de aumento de la eficacia de los nuevos crioprotectores en relación con los trasplantes de órganos. El Dr. Saffron Bryant, investigador principal, y su equipo de la Universidad RMIT descubrieron que el uso de disolventes eutécticos profundos como crioprotectores reduce la toxicidad y mejora el resultado de las soluciones crioprotectoras en la viabilidad celular tras la descongelación. Esta es una de las primeras y únicas veces que se ha probado sistemáticamente esta clase de disolventes para la criopreservación de células de mamíferos [4].
¿Qué son los disolventes eutécticos profundos?
Los disolventes eutécticos profundos (DES) son mezclas de donantes y aceptores de enlaces de hidrógeno que tienen puntos de fusión mucho más bajos que los componentes individuales [2][3]. Combinan crioprotectores previamente estudiados con otros componentes orgánicos para alterar las estructuras celulares y la reactividad. Esto permite un amplio ajuste de las estructuras químicas para aplicaciones únicas sin riesgo de toxicidad.
En este estudio, se exploró la capacidad crioprotectora de seis DES frente a células de mamíferos, que incluían varias proporciones de mezclas de galactosa (Gal) o glicerol (Gly) con cloruro de colina (ChCl), betaína (Bet) o prolina (Prol) [4]. Se comprobó su toxicidad, su comportamiento térmico, su transición vítrea y, en última instancia, su capacidad crioprotectora frente a cuatro tipos diferentes de células humanas, incluidas las de la piel y el cerebro [4].
Cómo afectan los disolventes eutécticos profundos a la criopreservación
Los resultados demostraron que la combinación de prolina y glicerol (Prol-Gly) era casi tan eficaz como el DMSO sin una reducción significativa de la viabilidad celular tras la descongelación, incluso con una incubación prolongada antes de la congelación [4].
Sus resultados apoyan la práctica actual de combinar agentes crioprotectores. Estos resultados ponen de manifiesto la importancia de utilizar sistemas multicomponentes para reducir la toxicidad y mejorar la viabilidad a largo plazo de la criopreservación, en lugar de utilizar agentes crioprotectores individuales.
Se trata todavía de una aplicación potencialmente nueva y se requiere más investigación antes de que los disolventes eutécticos profundos puedan utilizarse para la crioconservación de tejidos y órganos. No obstante, este estudio permite vislumbrar el potencial de miles de nuevos agentes crioprotectores, que con el tiempo podrían dar lugar a tecnologías y procesos mejorados que podrían revolucionar nuestra forma de ver la Biostasis.
En concreto, estos descubrimientos podrían conducir a un mayor desarrollo de nuevos agentes crioprotectores que podrían adaptarse para dirigirse a tipos celulares específicos [4]. A su debido tiempo, esto podría dar lugar a un almacenamiento eficaz de los órganos e incluso a nuevos avances en materia de criopreservación y reanimación.
Conclusión
Esta investigación no ha hecho más que empezar a explorar el efecto de los nuevos CPA en las células individuales. Cuando se considera todo el órgano (u organismo) como un todo, el proceso se vuelve mucho más complicado. Es posible que esta aplicación no sea apta para la criopreservación humana, ya que los nuevos crioprotectores identificados en el estudio parecen tener una baja tasa de penetración (CPA no penetrante) en comparación con los CPA utilizados actualmente. Sin embargo, los resultados proporcionan implicaciones interesantes en relación con el futuro de la investigación y el desarrollo en criogenia.
Si tiene alguna pregunta sobre Biostasis, no dude en concertar una llamada con nosotros. Y, si quieres estar al día de las futuras investigaciones en criopreservación, ¡inscríbete en nuestro boletín!
Referencias
[1] Manuchehrabadi, N., Gao, Z., Zhang, J., Ring, H. L., Shao, Q., Liu, F., McDermott, M., Fok, A., Rabin, Y., Brockbank, K. G. M., Garwood, M., Haynes, C. L., & Bischof, J. C. (2017, 1 de marzo). Mejora de la criopreservación de tejidos mediante el calentamiento inductivo de nanopartículas magnéticas. Medicina traslacional de la ciencia. Obtenido el 13 de julio de 2022, del sitio Web: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5470364/.
[2] Abbott, A. P., Capper, G., Davies, D. L., Rasheed, R. K., & Tambyrajah, V. (2002, 26 de noviembre). Novel solvent properties of choline chloride/urea mixtures. Chemical Communications. Obtenido el 13 de julio de 2022, del sitio Web: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2003/cc/b210714g.
[3] Bryant, S. J., Christofferson, A. J., Greaves, T. L., McConville, C. F., Bryant, G., & Elbourne, A. (2021, 29 de octubre). Bulk and interfacial nanostructure and properties in deep eutectic solvents: Current perspectives and Future Directions. Journal of Colloid and Interface Science. Obtenido el 13 de julio de 2022, del sitio Web: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0021979721018415?via%3Dihub.
[4] Bryant, S. J., Awad, M. N., Elbourne, A., Christofferson, A. J., Martin, A. V., Meftahi, N., Drummond, C. J., Greaves, T. L., & Bryant, G. (2022, 31 de mayo). Deep eutectic solvents as cryoprotective agents for mammalian cells. Journal of Materials Chemistry B. Obtenido el 13 de julio de 2022, del sitio Web: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/TB/D2TB00573E.
