La idea de congelar criogénicamente a una persona para preservar su cuerpo hasta muchos años en el futuro ha sido durante mucho tiempo un elemento básico de las historias de ciencia ficción. Sin embargo, la necesidad de almacenar de manera confiable materiales biológicos como células o tejidos es una preocupación común para la investigación científica y, cada vez más, para la sociedad también.

Ya sea en la oscuridad sofocante mar profundo o el escaldado, piscinas termales burbujeantes, la vida encuentra la manera de llamarlo hogar. Entonces, No es de extrañar que los peces que viven en las gélidas aguas del Ártico y la Antártida puedan servir de inspiración para una nueva generación de moléculas crioprotectoras.

El pescado, y otros extremófilos de bajas temperaturas, producir proteínas que puedan reconocer y unirse al hielo mientras se está formando, actuando como un anticongelante. Los cristales de hielo pueden causar mucho daño al cuerpo, desde hacer que las proteínas se agrupen hasta debilitar las estructuras que mantienen unidos los tejidos.

Esto llevó al profesor Matthew Gibson de la Universidad de Warwick en el Reino Unido a intentar recrear las capacidades de las proteínas de unión al hielo utilizando polímeros sintéticos. Estos tienen la ventaja de ser más fáciles de ajustar o "afinar" para adaptarse a su propósito y fabricarlos a escala.

"Podemos hacerlo un poco más sintonizable ya que tiene literalmente miles de monómeros diferentes que podría usar para hacer un polímero, ", dijo." Nuestro objetivo era, si podemos imitar algunas de esas propiedades, aplicarlos para mejorar o cambiar la forma en que congelamos las células ".

A través del proyecto CRYOSTEM, El profesor Gibson probó estos polímeros agregándolos a muestras de células madre de la médula ósea, que a menudo se congelan cuando se transportan para un trasplante. El sistema actual consiste en agregar solventes para proteger las células cuando se congelan. Sin embargo, no es ideal. Una proporción significativa de las células no sobrevive y el propio disolvente puede afectarlas.

El profesor Gibson ha podido demostrar que sus polímeros pueden reducir la cantidad de disolvente necesaria para la criopreservación, reduciendo el daño hecho a las células. Este enfoque también podría ayudar a la investigación biomédica, permitiendo a los científicos almacenar y descongelar de manera más confiable una gama más amplia de células en el laboratorio.

Ahora está ampliando este trabajo a través del proyecto ICE PACK para aplicar polímeros crioprotectores al creciente campo de los tratamientos biológicos. Los productos farmacéuticos tradicionales son típicamente moléculas pequeñas que se pueden poner en forma de tableta y se mantendrán estables en el botiquín durante meses. Ahora, cada vez más de los medicamentos modernos más vendidos son proteínas, como anticuerpos para tratar la artritis o el cáncer, que deben almacenarse con mucho más cuidado.

Más delicadas aún son las terapias basadas en células como las células CAR T, que son células inmunes modificadas que se utilizan para tratar el cáncer. En este momento, las terapias basadas en células son raras y muy caras, pero en el futuro pueden volverse más comunes.

"Tienen un proceso bastante complejo, dónde se obtienen del donante y luego es necesario modificarlos, congelación y envío, ", dijo el profesor Gibson." Todo lo que pueda hacer para asegurarse de que estén protegidos de la mejor manera posible, o facilitar la cadena de frío, va a tener un gran (efecto sobre) el resultado del paciente ".

El último sueño

Al alejarse de las proteínas o células individuales, la imagen se vuelve aún más complicada.

"El hielo se puede formar dentro y fuera de la célula. Dependiendo de dónde se forme el hielo, es perjudicial para las estructuras celulares o extracelulares, por ejemplo, la matriz extracelular en la que están incrustadas las células, ", dijo la profesora Ilja Voets de la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos.

El desafío de congelar muestras de tejido es otra área en la que los análogos de las proteínas de unión al hielo podrían ayudar. Como parte del proyecto PROTECT, El profesor Voets está particularmente interesado en la congelación y descongelación de células y tejidos cardíacos. En la actualidad, solo aproximadamente la mitad de las células se pueden utilizar después de la congelación cuando se estudian cultivos en el laboratorio. Esto se vuelve aún más difícil cuando se estudian muestras de tejido.

"Típicamente, las condiciones de conservación son óptimas para un tipo de célula (dentro del tejido cardíaco), pero no para los otros tipos, o no para el tejido en su conjunto, ", dijo. Es un gran desafío, pero los análogos de las proteínas de unión al hielo no tienen que preservar el tejido perfectamente para ser útiles". Hay una capacidad regenerativa muy fuerte de los tejidos. Entonces, en algunos casos, si el daño es modesto, entonces el tejido puede repararse a sí mismo y aún puede usarse ".

Voets está utilizando microscopía de muy alta resolución para comprender cómo los diferentes tipos de análogos de proteínas que se unen al hielo pueden prevenir la formación de hielo. Esto ayudará a crear versiones mejoradas que pueden reducir la lesión por congelación del tejido.

El potencial para almacenar de manera confiable sus propias muestras de tejido, para ser descongelado si es necesario en el futuro, es "uno de los sueños más importantes, "Dijo Voets.

"Digamos que alguien tiene un infarto (una región de células muertas), podrá trasplantar tejido cardíaco de ese paciente muy específico porque lo ha almacenado en un banco. Eso será fantástico y también podría reducir el riesgo de rechazo. Hay muchas cosas que podríamos ganar si pudiéramos almacenar más tipos de células y tejidos ".

Los avances en la criopreservación ya están teniendo un impacto en la sociedad. Algunas compañías, principalmente en los EE. UU., Ofrezca servicios de congelación de óvulos como beneficio adicional a los empleados que quieran retrasar el tener un hijo. Básicamente, esto difiere la toma de decisiones sobre cómo alinear las necesidades en competencia de avance profesional y cuidado infantil. dice el profesor Thomas Lemke, de la Universidad Goethe en Alemania. "Esto es lo que a menudo se llama una solución tecnológica para un problema social, " él dijo.

Esta solución tecnológica impone una mayor carga al individuo para que se adapte de modo que la sociedad no tenga que cambiar. El profesor Lemke dijo que existe un peligro real de que se convierta en una expectativa social. La criopreservación podría convertirse en la póliza de seguro definitiva. Las empresas privadas ya ofrecen servicios bancarios para la sangre del cordón umbilical, que es rico en células madre. Quizás en el futuro también podremos almacenar tejido cardíaco.

El profesor Lemke está estudiando los impactos sociales de esta "vida suspendida, "como él lo llama, en toda Europa a través del proyecto CRYOSOCIETIES. Está examinando cómo se han desarrollado las prácticas de criopreservación y cómo influyen en nuestra toma de decisiones.

Mientras que las sociedades a menudo han asociado la frialdad con la muerte, La criopreservación crea nuevas oportunidades desde la atención médica hasta la biodiversidad.

"Ya no es el estado de no transformación, de permanecer inerte. Sino más bien, moviliza cosas y abre opciones, ", dijo el profesor Lemke." Nuestra imaginería cultural de congelación está a punto de cambiar ".