Descubre cómo el modelado computacional está desempeñando un papel en el desarrollo de la biostasis.
La biostasis (también conocida como criónica) es un campo que poco a poco va revelando sus posibilidades al mundo. La investigación científica, tecnológica y médica avanza a un ritmo increíble, permitiéndonos conseguir cosas que nunca hubiéramos creído posibles. ¿Cuáles son los últimos descubrimientos sobre la criopreservación? ¿Qué tan lejos estamos de crear bancos de órganos criopreservados? ¿Qué nos impide revivir con éxito a un ser humano? Para responder a algunas de estas preguntas, hemos decidido entrevistar a Roman Bauer, reputado científico que trabaja en Biología Computacional.
Quizá te preguntes: ¿qué hace exactamente un biólogo computacional? El término abarca unaserie de trabajos, desde analista de datos, conservador de datos, desarrollador de bases de datos, estadístico, modelador matemático, bioinformático, desarrollador de software. Básicamente todos aquellos científicos que decidieron apoyarse en las nuevas tecnologías para el desarrollo de datos analizados y modelos útiles.
Roman Baueres un buen ejemplo de científico interdisciplinario. Tras cursar un máster en Ciencia e Ingeniería Computacional con especialización en Física Teórica y Robótica, Bauer se doctoró en Neurociencia Computacional en elInstituto de Neuroinformática de Zúrich. Uno de los diversos proyectos por los que es famoso es un software de acceso gratuito, la plataforma BioDynaMo creada en 2015 en colaboración con la Universidad de Surrey, el CERN y otras múltiples instituciones. Esta plataforma permite a los expertos y no expertos en informática crear, ejecutar y visualizar simulaciones biológicas basadas en agentes 3D.
Junto con su interés por la neurociencia computacional, el aprendizaje automático, la IA y la investigación sobre el cáncer, Bauer ha dedicado algún tiempo a trabajar en herramientas matemáticas y computacionales para optimizar los protocolos de criopreservación. Y es en base a estos conocimientos que decidimos hacerle algunas preguntas.
Fue hace unos 10 años, durante una época en la que empecé a pensar más profundamente en la mortalidad. Se debió principalmente a la muerte de un muy buen amigo mío. Le diagnosticaron cáncer a los 32 años y murió dos años después. Su cáncer y posterior muerte se produjeron a pesar de su estilo de vida tan saludable (nunca había fumado, nunca había bebido alcohol, practicaba deportes de competición, etc.). Experimenté sus sentimientos y el impacto que su enfermedad tuvo en su familia y amigos. Este acontecimiento me despertó y pensé en lo maravilloso que sería si hubiera una forma de detener el proceso de la muerte, que conlleva tanto dolor físico como mental.
A partir de ahí, me interesé por la ciencia subyacente de la criopreservación, al principio por pura curiosidad. Fue durante mi etapa postdoctoral cuando realmente comprendí el potencial de mis métodos computacionales para las aplicaciones biomédicas, y también empecé a trabajar en el tema del cáncer. Comprendí que mis métodos podían aplicarse a diversos temas, como la criopreservación.
En la actualidad, la criopreservación se utiliza sobre todo para la conservación de células (por ejemplo,esperma, células madre, semillas) y no de tejidos. Además, se basa principalmente en técnicas experimentales más que en métodos computacionales. Por tanto, hay mucho trabajo heurístico de ensayo y error. También hay una brecha entre lo que se puede lograr para las células y los órganos/individuos hoy en día, y me parece muy emocionante trabajar para cerrar este abismo.
La naturaleza de los retos depende del proceso de criopreservación. Existen dos métodos bien establecidos, la "vitrificación" y el "enfriamiento lento". La vitrificaciónha dado lugar a muchos avances y actualmente se utiliza más que la refrigeración lenta. Sin embargo, requiere que la temperatura descienda rápidamente, lo que no es una opción para volúmenes a la escala de los órganos. De lo contrario, se requieren concentraciones muy elevadas de agentes crioprotectores tóxicos. Por lo tanto, esta toxicidad es muy problemática para los tejidos complejos.
Se trata de una oportunidad muy prometedora para estudiar nuevas sustancias químicas menos tóxicas. De hecho, algunos animales producen sustancias anticongelantes que les permiten sobrevivir a temperaturas muy bajas. Inspirarse en los fenómenos naturales es una dirección de investigación muy interesante.
Por otra parte, la refrigeración lenta no requiere descensos rápidos de temperatura. Por lo tanto, es fácilmente escalable en términos de volumen de tejido. Sin embargo, el problema del enfriamiento lento es la formación de cristales de hielo en el espacio extracelular. Existen formas de reducir o incluso evitar dicha formación de hielo, pero es necesario seguir investigando para obtener mejores resultados. Es sorprendente que, siendo el agua tan común en el mundo, sea tan complicada.
El uso de modelos y simulaciones computacionales en la criopreservación está creciendo, ya que existe un potencial importante. De hecho, los métodos computacionales/bioinformáticos ya han revolucionado muchos otros campos biomédicos, como la genómica o la neurociencia. En mi reciente proyecto de investigación, financiado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicasdel Reino Unido (EPSRC), abordamos exactamente esta oportunidad. Actualmente estamos redactando nuestros resultados, que confirman que hay mucho que ganar con la aplicación de técnicas de ML. En esta línea, podemos crear un "banco de pruebas virtual" para simular computacionalmente los cambios esperados en las células, y utilizar sofisticados métodos de optimización para determinar mejores parámetros de protocolo. Describo este trabajo también en mi sitio web personalwww.romanbauer.net.
Si por "tener éxito" te refieres a la capacidad de criopreservar órganos humanos: es muy difícil decirlo porque la ciencia no progresa de forma predecible. Einstein dijo que "si supiéramos lo que estamos haciendo, no se llamaría investigación": "Si supiéramos lo que estamos haciendo, no se llamaría investigación. ¿Verdad?". Pero sé que actualmente sólo estamos arañando la superficie, y el campo necesita ganar impulso. No conozco ningún programa universitario en el que haya un módulo dedicado a la criopreservación. En cambio, la criopreservación se entiende más bien como un conjunto de protocolos que se emplean bajo demanda, como un servicio a los grupos de investigación. Si se valorara más la criopreservación como campo académico de investigación y tema de formación de los estudiantes, se avanzaría mucho.
Supongo que fue un cuento o una película (probablemente el clásico cuento de hadas "Dornroeschen" o quizás la película "Forever Young" con Mel Gibson) cuando entré en contacto por primera vez con esta idea de preservar a un ser humano. En aquel momento, era muy joven y no pensé mucho más en ello. Pero se quedó en mi mente desde entonces, y se galvanizó cuando leí"La perspectiva de la inmortalidad", de Robert Ettinger.
Sería el mayor logro de la humanidad desde la invención de la rueda. Los pacientes con cáncer terminal o enfermedades degenerativas graves tendrían la posibilidad de curarse en el futuro. Los viajes espaciales de larga distancia y la colonización de planetas exteriores se convertirían en opciones viables. La medicina de urgencias se revolucionaría. Las consecuencias positivas son numerosas.
Ambos tipos de crioconservación serían de inmenso valor. El estudio de Giwa et al. (Nature Biotechnology, 2017) afirma que la disponibilidad de órganos suficientes podría evitar teóricamente > 30% de todas las muertes. La esperanza de vida sana del ser humano medio mejoraría considerablemente.
Creo que la criopreservación humana también mejoraría la sociedad porque promovería el pensamiento a largo plazo. El conocimiento de que nuestras vidas pueden ser mucho más largas que 80 o 90 años implicaría más consideraciones y motivación para vivir juntos como una sociedad floreciente, así como en un planeta saludable.
La criopreservación es actualmente menos académica y recibe menos financiación pública que muchos otros campos científicos. Me he dado cuenta especialmente porque mi formación es en Neurociencia Computacional, donde existe una cultura bien establecida y de larga data de conjuntos de datos y herramientas de libre acceso. Los intereses comerciales y las restricciones legales juegan un papel importante en la criopreservación, lo que ha llevado a que se proteja o se conceda una licencia a mucha propiedad intelectual, lo que dificulta la colaboración y la democratización de la investigación. Por ello, creo que necesitamos más financiación para la investigación en la que se exija que los resultados estén disponibles en acceso abierto, y que se apoye la colaboración internacional.
Por estos motivos, yo mismo cofundé la colaboración BioDynaMo, donde creamos un software de código abierto para modelar sistemas biológicos, incluida la criopreservación de células y tejidos. Ahora somos una colaboración de 9 instituciones de 6 países diferentes, y estamos fuertemente comprometidos con hacer accesibles nuestros resultados, recursos y habilidades a la comunidad investigadora. Celebramos reuniones periódicas a las que pueden asistir todos los interesados. Sería estupendo que pudiéramos colaborar más con los investigadores en criopreservación y crear una plataforma en la que se compartan datos y protocolos.
La criopreservación es un campo joven y pequeño que tiene mucho potencial. No hace falta ser un investigador o un multimillonario para contribuir a él, ni tampoco estar involucrado a tiempo completo. Si estás dispuesto a comprometerte, hay una manera de marcar una gran diferencia. Así que si te interesa este tema, mi consejo es que pienses muy bien qué camino encaja mejor con tu mentalidad, tus pasiones y lo que realmente te da energía.
En la Conferencia Biostasis2021, tuvimos el placer de conocer personalmente a Roman Bauer y escuchar su charla sobre "El futuro de la criopreservación: Enfoques computacionales y automatización". Consulta el discurso completo si quieres saber más sobre su proyecto BioDynaMo y sobre su esfuerzo en la construcción de un enfoque computacional para la criopreservación.
La comunidad criónica está formada por diferentes individuos que utilizan sus conocimientos para el avance de esta ciencia. ¡En Tomorrow Biostasis esperamos grandes resultados!
Si tú también quieres ver los avances tecnológicos de los próximos años (si no siglos) aquí y dé el salto de su vida. Si aún tienes dudas, reserve una llamada con un miembro de nuestro equipo.
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