La crioconservación aún no es un procedimiento generalizado. Sin embargo, la medicina moderna utiliza cada vez más procedimientos similares a bajas temperaturas. El trasplante de órganos es un campo en el que se han aprovechado con éxito las ventajas del almacenamiento a bajas temperaturas. Sin embargo, estos logros conllevan limitaciones que la ciencia aún debe superar. Al igual que en el caso de criónica, el perfeccionamiento de los métodos de conservación parece ser la solución a la mayoría de los problemas actuales.
En este artículo se analiza el uso actual de las bajas temperaturas en medicina con fines de conservación.
Los problemas del trasplante de órganos
Los científicos se enfrentan a múltiples retos cuando se trata de trasplantes de órganos. La mayoría están relacionados con el transporte y el almacenamiento, y podrían aliviarse drásticamente si en el futuro se inventaran mejores sistemas de conservación. Resulta que tu cuerpo es perfecto tal y como es, y a tus órganos no les gusta que los pongan en otros entornos.
Echemos un vistazo a los principales problemas del trasplante de órganos en la actualidad.
Escasez de órganos
Los órganos no crecen en los árboles(pero puede que pronto lo hagan en los laboratorios). Por ahora, sólo se encuentran en otros seres vivos. Dado que la mayoría de nuestros órganos son vitales para la supervivencia, sólo se puede donar un hígado completo en caso de muerte (aunque los seres humanos sanos pueden hacer donaciones parciales).
Muchos países del mundo han intentado combatir esta escasez cambiando su normativa sobre donación de órganos por un sistema de "exclusión voluntaria" (por ejemplo, Francia, España o Italia) en lugar de "inclusión voluntaria" (por ejemplo, Alemania o Reino Unido). Así, si mueres en uno de esos países, por ejemplo Francia, la ley dicta que tus órganos pueden ser donados a hospitales a menos que dejes explícitamente claro que no quieres que eso ocurra.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) calcula que actualmente no se cubre el 90% de las necesidades mundiales de trasplante de órganos. Contando todas las muertes por enfermedades terminales de órganos, esta cifra es aún mayor. África en particular, con un 16% de la población mundial, sólo realiza el 0,5% de los trasplantes de órganos debido al escaso acceso a órganos de donantes.
Método de almacenamiento a corto plazo
Los órganos de donantes vitales se extraen de personas fallecidas recientemente, ya que deben seguir siendo funcionales en el momento del trasplante. La supervivencia a largo plazo del órgano sólo está garantizada dentro de un sistema vascular funcional (y compatible), por lo que los órganos duran poco cuando se extraen del cuerpo. Esta limitación temporal exige un método de almacenamiento adaptado que permita mantener intacta la funcionalidad del órgano. La práctica habitual en la actualidad es el denominado almacenamiento estático en frío (SCS).
Los órganos se almacenan en una solución de preservación y se enfrían a una temperatura estática de 4 °C, entrando en estado de isquemia fría. Aunque este método permite evitar la disfunción durante un tiempo considerablemente más largo de lo habitual, el plazo para el trasplante sigue siendo bastante limitado. El tiempo máximo de almacenamiento de los hígados es de 12-16 horas de media, el de los riñones de 24-36 horas y el de los corazones de apenas 4-6 horas. Unos intervalos de almacenamiento menores reducen la posibilidad de complicaciones futuras en el organismo de sus nuevos huéspedes.
La imposibilidad de almacenar los órganos durante más tiempo reduce enormemente el suministro. En teoría, unas temperaturas más bajas y constantes permitirían una mejor conservación, pero causarían más lesiones isquémicas y formación de cristales de hielo, algo que los médicos quieren evitar a toda costa.
Cómo ayudan las temperaturas bajo cero al éxito de la conservación
Aprender de la naturaleza
Hoy sabemos que las temperaturas bajo cero no tienen por qué correlacionarse con lesiones isquémicas. Para comprobarlo, basta con observar la naturaleza. Las especies con una tolerancia natural a las bajas temperaturas externas han mostrado dos enfoques diferentes de la vida bajo cero: la tolerancia a la congelación y la evitación de la congelación.
Algunas ranas, como la rana de bosque, y tortugas, como la tortuga-caja, presentan tolerancia a la congelación. Los mecanismos bioquímicos de estas criaturas incluyen la regulación de la formación de hielo extracelular y la reducción del volumen celular. Esto les permite sobrevivir en estado de congelación durante varios días o incluso semanas al entrar en biostasis.
En cambio, la evitación de la congelación impide que ésta se produzca por completo. Muchos insectos son capaces de esta hazaña aprovechando la depresión del punto de congelación y el superenfriamiento. El agua suele congelarse a 0ºC debido a la presencia de partículas superficiales externas que reorientan las moléculas de agua en cristales. Una vez formado el núcleo inicial, se produce una reacción que une las moléculas de agua individuales en una forma sólida que conocemos como "hielo". Los animales que evitan la congelación evitan que se produzca esta reacción añadiendo moléculas especializadas a sus fluidos corporales, que modifican su punto de congelación reduciéndolo. Estas moléculas permiten el superenfriamiento, es decir, el descenso de los líquidos por debajo de su punto de congelación sin que se solidifiquen, y les ayudan a sobrevivir a temperaturas que, de otro modo, serían letales. Descubrir la manera de reutilizar el superenfriamiento en los trasplantes de hígado podría aumentar considerablemente el tiempo de almacenamiento sin dañar el órgano.
La evitación de la congelación también se utiliza en criónica, mediante el empleo de agentes crioprotectores (CPA). Esto no está relacionado con el "superenfriamiento". Estos agentes se utilizan con fines de vitrificación, un estado de conservación similar al vidrio que se produce a unos -130°C (más información sobre este tema más adelante).
Entornos controlados
La investigación sugiere: "En la naturaleza, evitar la congelación conlleva ciertos riesgos, ya que la temperatura no puede descender por debajo del punto de congelación deprimido. Sin embargo, en entornos de temperatura controlada, como la conservación de órganos, puede ser muy aplicable."[1]
Al eliminar los factores externos indeseables, los científicos pueden utilizar el superenfriamiento y otras técnicas de conservación bajo cero con mayor precisión. En consecuencia, aumenta la calidad de dichas preservaciones.
El superenfriamiento ha demostrado ser la técnica de enfriamiento más eficaz para hígados humanos. En entornos controlados, la viabilidad y la funcionalidad se mantuvieron prácticamente inalteradas antes y después del procedimiento, y los hígados fueron capaces de soportar el estrés térmico de un trasplante simulado. [2]
Del superenfriamiento a la vitrificación
Los investigadores sostienen el consenso general de que incluso una pequeña reducción de la temperatura puede mejorar enormemente la conservación del hígado. [3] En la actualidad, el superenfriamiento se puede utilizar a temperaturas ligeramente inferiores a 0 °C. Además, el escalado del superenfriamiento a órganos humanos es limitado. Además, el escalado del superenfriamiento a órganos humanos es limitado. Esto se debe a la formación estocástica de hielo dependiente del volumen, así como a la mayor probabilidad de formación de hielo en organismos más grandes. El superenfriamiento funciona extraordinariamente bien para los insectos debido a su pequeño tamaño. La dificultad de escalar este proceso al tamaño de órganos humanos como el hígado impide a los científicos alcanzar temperaturas más bajas sin cruzar el punto de congelación deprimido.
La vitrificación, utilizada en la criopreservación, es la forma más prometedora de conservación, debido a la completa interrupción de la actividad biológica y al bajo riesgo de lesión por congelación que favorece. Sin embargo, la vitrificación no se utiliza hoy en día en los trasplantes de órganos porque no se ha inventado un recalentamiento eficaz y no dañino (desvitrificación).
No obstante, se sigue investigando sobre el método de conservación ideal y los últimos experimentos publicados[4] indican avances en este campo. En un informe sobre la conservación de riñones mediante vitrificación se lee: "[...] el grupo fue capaz de desvitrificar, restaurar la función renal y mantener la vida como único riñón tras un autotrasplante. Este caso aislado sigue siendo el único informe de vitrificación con éxito de órganos sólidos de gran tamaño, (pero) es prometedor para el futuro de la vitrificación en la optimización de la solución de vitrificación y los regímenes de enfriamiento-recalentamiento."
Conclusión
La crioconservación y la vitrificación son una ciencia con un enorme potencial para el trasplante de órganos y la prolongación de la vida mediante la crioconservación. Aunque es necesario seguir investigando antes de que el superenfriamiento y, en última instancia, la vitrificación puedan sustituir a los actuales métodos estándar de almacenamiento de hígados y otros órganos, los primeros ensayos realizados con éxito son prometedores.
En Tomorrow Bio trabajamos para aumentar nuestros conocimientos sobre la evitación de la congelación mediante agentes crioprotectores, así como sobre la vitrificación, llevando a cabo nuestras propias investigaciones. La revitalización de órganos tras la vitrificación es un aspecto clave que criónica está deseando resolver. Es un paso importante para hacer realidad la visión de la reanimación en el futuro a través de la criopreservación.
¿Quieres saber más sobre la criopreservación? No dudes en llamarnos cuando quieras. ¡Estaremos encantados de hablar contigo!
Enlaces y referencias:
[1,3,4] Bruinsma BG, Uygun K. Conservación de órganos a temperaturas bajo cero: ¿el comienzo de una nueva era glacial? Curr Opin Organ Transplant. 2017 Jun;22(3):281-286. doi: 10.1097/MOT.0000000000000403. PMID: 28266941; PMCID: PMC5520671.
[2] de Vries RJ, Tessier SN, Banik PD, Nagpal S, Cronin SEJ, Ozer S, Hafiz EOA, van Gulik TM, Yarmush ML, Markmann JF, Toner M, Yeh H, Uygun K. Supercooling extends preservation time of human livers. Nat Biotechnol. 2019 Oct;37(10):1131-1136. doi: 10.1038/s41587-019-0223-y. Epub 2019 sep 9. PMID: 31501557; PMCID: PMC6776681.
Giwa, S., Lewis, J., Alvarez, L. et al. La promesa de la preservación de órganos y tejidos para transformar la medicina. Nat Biotechnol 35, 530-542 (2017). https://doi.org/10.1038/nbt.3889
