Explore las aplicaciones actuales de la criopreservación.
¿Y si pudiera elegir cuánto tiempo vivir? El objetivo de la criopreservación humana es preservar a los pacientes para el futuro y darles la oportunidad de ser reanimados una vez que la tecnología médica haya avanzado lo suficiente para tratarlos. Para entender mejor el proceso, este artículo define qué es la criopreservación y cómo se utiliza actualmente.
La criopreservación es el proceso de conservación de células, tejidos y otros materiales biológicos mediante la reducción de la temperatura del núcleo a niveles de subcongelación (normalmente a -196 °C) sin formación de hielo. Esto reduce la tasa metabólica hasta un punto en el que la actividad biológica se detiene por completo. El refrigerante más común para la criopreservación es el nitrógeno líquido, que tiene una temperatura natural de ebullición de -196°C. Los agentes crioprotectores y la vitrificación permiten conservar las células prácticamente de forma indefinida.
Los agentes crioprotectores son un tipo de anticongelante de uso médico que ayuda a reducir la formación de cristales de hielo. La vitrificación es la transformación de una sustancia en un estado amorfo similar al vidrio. Esto ocurre una vez que las células superan la temperatura de transición vítrea de, por ejemplo, -125°C, en la que son sólidas pero no están congeladas. Este es uno de los pasos finales del procedimiento de criopreservación. Es el punto en el que todos los procesos biológicos se detienen, permitiendo que las células se conserven indefinidamente sin deterioro ni daños.
Aunque la investigación médica avanza constantemente, todavía no es posible reanimar a un ser humano después de haberlo criopreservado. Sin embargo, hay varias células y tejidos que se han criopreservado y recalentado con éxito. Entre ellos se encuentran embriones humanos tempranos, esperma, óvulos, piel, huesos, glóbulos rojos y blancos, médula ósea, etc. Incluso se vitrificó un riñón entero de conejo, se criopreservó, se volvió a calentar y se trasplantó a un conejo, que demostró una completa recuperación funcional. A continuación, exploraremos más aplicaciones actuales de la criopreservación.
La primera conservación con éxito de células de mamíferos se produjo por casualidad en 1949, cuando Christopher Polge y sus colegas (Smith y Parks) estudiaban el efecto del glicerol en la movilidad del esperma de gallo. Polge utilizaba nitrógeno líquido para congelar las muestras de control en su laboratorio, pero un día añadió accidentalmente el nitrógeno líquido a una muestra de esperma que contenía glicerol. Cuando volvió a calentar la muestra, observó que el esperma de gallo recuperaba la movilidad, descubriendo así que el esperma podía crioconservarse sin muerte celular.
Esto dio lugar a varias revisiones exhaustivas de la criopreservación de esperma, que finalmente condujeron a las técnicas utilizadas en los bancos de esperma o la congelación de esperma en la actualidad. El semen puede almacenarse crionicamente de forma indefinida y utilizarse para la donación de esperma. Una vez calentado, el esperma recupera su viabilidad y movilidad.
La criopreservación de esperma tiene una amplia gama de aplicaciones, pero se utiliza sobre todo para ayudar a una persona (o pareja) a concebir un hijo. Esto incluye aplicaciones para mujeres sin pareja masculina o parejas con infertilidad masculina.
Al año siguiente, en 1950, Smith amplió sus hallazgos sobre la criopreservación de esperma para examinar el efecto de la vitrificación en los glóbulos rojos en glicerol. Descubrió que en la sangre de conejo y humana diluida en una solución de glicerol, los glóbulos rojos no sufrían la ruptura que suele provocar la congelación y descongelación. Esta investigación le llevó a criopreservar con éxito glóbulos rojos humanos.
Este estudio se amplió en 1951, cuando Sloviter descubrió que los glóbulos rojos de conejo recuperados tras un almacenamiento prolongado sobrevivían y se reintroducían con éxito en la circulación. Tras nuevas investigaciones, Sloviter descubrió que los glóbulos rojos humanos criopreservados y recalentados con glicerol eran viables para la transfusión.
La criopreservación de glóbulos rojos ha seguido evolucionando con el tiempo y ahora se utiliza con muchos fines en toda la comunidad médica. La criopreservación de glóbulos rojos es una práctica habitual que permite almacenar tipos de sangre poco comunes de donantes para los pacientes que los necesiten en el futuro. Actualmente, las unidades de glóbulos rojos criopreservadas pueden durar 30 años o más.
En 1952, investigadores y científicos lograron un gran avance en la crioconservación de células germinales de ovocitos (óvulos). Chang y sus colegas empezaron a explorar el efecto de las bajas temperaturas en la supervivencia de un ovocito de mamífero (conejo). Siguieron realizando estudios similares para comprobar la viabilidad de los ovocitos tras calentarlos y descubrieron que suspender las células germinales en una mezcla de glicerol y crioconservarlas daba lugar a embarazos satisfactorios.
La investigación sobre la criopreservación de ovocitos se ralentizó hasta finales de los años 70, cuando se produjeron los primeros ratones a partir de ovocitos criopreservados y recalentados. Aunque los ovocitos de los mamíferos son más susceptibles de sufrir daños durante la criopreservación, Steponkus y Mazur acabaron teniendo éxito con tasas de enfriamiento extremadamente rápidas [3]. El primer embarazo humano con éxito tras la criopreservación de ovocitos se produjo en 1986.
Ahora, la criopreservación de ovocitos se utiliza habitualmente para la fecundación in vitro (FIV ). Las mujeres pueden congelar sus óvulos para posponer el embarazo por varias razones. Si deciden no utilizarlos en el futuro, tienen la opción de donarlos a otras personas.
Tras la criopreservación de espermatozoides y ovocitos individuales, comenzó la investigación con embriones. Los primeros embriones de mamíferos que se criopreservaron con éxito fueron los de un ratón en 1972. Durante su investigación, Leibo y Mazur estudiaron el efecto de las tasas de enfriamiento lento en la formación de hielo dentro de las células embrionarias. Descubrieron que"para criopreservar con éxito embriones a temperaturas más bajas, los embriones deben congelarse a velocidades lo suficientemente lentas como para que el agua salga de la célula antes de que se cristalice en hielo" [1].
Un año después, se utilizaron embriones criopreservados para producir a Frostie. Frostie fue un ternero nacido en 1973 de un embrión criopreservado que se calentó y se implantó en una vaca sustituta. Este avance aceleró el desarrollo de las técnicas utilizadas hoy en día para la fecundación in vitro.
Más tarde, en 1983, se criopreservó el primer embrión humano con éxito. Aunque este embrión no sobrevivió hasta el nacimiento, esto sucedió poco tiempo después. En marzo de 1984, Zoe Leyland nació en Australia de un embrión que había sido criopreservado, calentado e implantado.
Desde mediados de la década de 1980, la criopreservación de embriones ha sido un componente importante de las técnicas de reproducción asistida en humanos. La criopreservación de embriones consiste en preservar un embrión (normalmente en la fase correspondiente a la preimplantación) a temperaturas bajo cero. Es una práctica habitual en los tratamientos de fertilidad, como la fecundación in vitro. Si una pareja se queda embarazada, los embriones sobrantes que se han criopreservado pueden donarse a otras personas. No se ha demostrado que la criopreservación aumente la tasa de defectos de nacimiento o provoque anomalías en el desarrollo.
Otro uso interesante de la criopreservación de embriones se da en la industria ganadera. Se utiliza para mejorar los esfuerzos de conservación. Sólo en 2005 se transfirieron más de 370.000 embriones bovinos congelados y descongelados en todo el mundo. Sin embargo, sólo se han producido crías vivas en unas pocas especies, sobre todo en conejos, bovinos, félidos (gatos), primates y ungulados (mamíferos con pezuñas como los ciervos).
Las células madre son células no especializadas, es decir, que aún no han desarrollado su función específica. Pueden convertirse en células cerebrales, óseas, sanguíneas, cardíacas, etc. Debido a esta diversificación, las células madre pueden utilizarse para tratar una amplia gama de enfermedades. La crioconservación de las células madre implica la recolección de las células del donante, la adición de agentes crioprotectores, el enfriamiento rápido de las células, la evaluación de la viabilidad al cabo de 72 horas, el recalentamiento de las células y, a continuación, el lavado y acondicionamiento para el trasplante. Pueden utilizarse para tratar enfermedades malignas y no malignas.
Existen varios métodos de criopreservación de células madre, muchos de los cuales varían en cuanto a temperatura de congelación, velocidad, CPA y factores de recalentamiento. Sin embargo, las células madre llevan años criopreservándose, ya que es un elemento clave para el éxito de las terapias celulares.
La criopreservación de órganos se ha estudiado continuamente desde sus inicios en la década de 1960. Uno de los primeros estudios notables sobre la criopreservación de órganos se realizó en Japón, cuando Isamu Suda y sus colegas perfundieron un cerebro de gato con una solución de glicerol, lo enfriaron a -20 °C durante más de seis meses y luego lo volvieron a calentar. Después de examinarlo, encontraron ondas cerebrales reconocibles: ¡un avance emocionante para la criónica!
Los estudios más sistemáticos relacionados con la crioconservación de órganos comenzaron en las décadas de 1980 y 1990, cuando el criobiólogo Gregory M. Fahy y sus colegas empezaron a explorar el proceso de solidificación sin formación de hielo para la conservación de órganos. Sus hallazgos, publicados en 2003 y 2006, le convirtieron en el mayor experto mundial en criopreservación de órganos mediante vitrificación.
Desde los primeros días de la investigación sobre la vitrificación, el Dr. Fahy y sus colegas se propusieron aprender más sobre la toxicidad de los crioprotectores y cómo mitigarla utilizando soluciones de vitrificación. En 2005, su investigación culminó con la "vitrificación (a -135 °C), recalentamiento y trasplante de un riñón de conejo con buena viabilidad y funcionalidad" [2].
Esta investigación ha dado lugar a otros estudios en el campo de la criónica. Los más notables fueron los hallazgos de Robert McIntyre y su equipo en 2016. Su investigación dio como resultado el primer cerebro completo de mamífero conservado crionicamente y recuperado en condiciones "casi perfectas". Después de recalentarlo lentamente y de expulsar los CPA, se descubrió que las membranas celulares, las sinapsis y las estructuras intracelulares permanecían intactas [5].
El proceso de crioconservación de órganos podría tener un impacto sustancial en la comunidad de los trasplantes. Por ejemplo, como se afirma en PNAS, "las herramientas actuales de crioconservación ya se están aplicando para ayudar a revivir órganos dañados... y alargar el tiempo de conservación de un órgano trasplantado" [4]. Descubrir un método para almacenar órganos a largo plazo mediante criopreservación podría ampliar aún más el tiempo que pueden conservarse los órganos antes de un trasplante o una intervención quirúrgica y salvar miles de vidas.
Aunque se han dado casos de éxito en la criopreservación y recalentamiento de órganos animales, sigue habiendo problemas (como la toxicidad) que deben resolverse antes de su uso en humanos.
En la actualidad, hay más de 85 mascotas criopreservadas, entre los cuales hay perros, gatos, tortugas, hamsters, loros, e incluso un mono. El proceso es similar a la criopreservación de células, sólo que a mayor escala. Mediante la vitrificación, el cuerpo del animal se enfría hasta alcanzar un estado amorfo similar al del vidrio. A continuación, se introduce en un dewar y se conserva indefinidamente.
La principal diferencia entre la criopreservación de mascotas (y de humanos), si se compara con las aplicaciones anteriores, es que la tecnología para recalentarlas o reanimarlas aún no existe. Los investigadores no garantizan nada y no saben si funcionará, pero criopreservar mascotas no es algo que carezca de fundamento. Tampoco hay pruebas científicas que demuestren que la tecnología y el tratamiento para recalentar a las mascotas, tratar sus enfermedades o revertir su envejecimiento no vayan a existir nunca.
La misma mentalidad se aplica a la crioconservación humana. Los agentes crioprotectores se introducen en el cuerpo mediante perfusión a través del sistema circulatorio. Estos APC sustituyen el agua del cuerpo y reducen el punto de congelación del líquido restante, al tiempo que minimizan la formación de cristales de hielo. Una vez que se produce la vitrificación y el paciente se encuentra en un estado amorfo similar al cristal, todos los procesos biológicos se ponen en pausa, lo que permite su conservación sin deterioro ni daños.
Al igual que las células, la combinación de agentes crioprotectores y vitrificación permite conservar a los pacientes indefinidamente. La criopreservación humana tiene algunas limitaciones, pero -como ejemplo- varios investigadores en criopreservación (entre ellos nosotros) trabajan actualmente en un sistema que permitiría almacenar a los pacientes a temperaturas más altas (menos estrés térmico).
En la actualidad, los científicos pueden criopreservar a los pacientes, pero no existe tecnología para reanimarlos. Aun así, James Bedford fue la primera persona criopreservada en 1967 y ha estado almacenada en Alcor desde 1991. En la actualidad, hay unos 500 pacientes criopreservados con edades comprendidas entre los 2 y los 101 años. Aunque todavía no es posible la reanimación, el proceso de preservación permite almacenarlos indefinidamente.
En la actualidad, la criopreservación se utiliza principalmente para la conservación de células, pero la investigación científica, tecnológica y médica sigue avanzando. Aunque todavía no se ha desarrollado la tecnología para reanimar a un ser humano después de ser criopreservado, no hay ninguna razón biológica fundamental por la que no sea posible.
Dado que la criopreservación detiene la actividad biológica, será necesaria una fuerza externa para reactivarla y reanimar a los pacientes. Una de las mayores limitaciones de la criopreservación en la actualidad es el hecho de que aún no existe este tipo de tecnología. La tecnología para recalentar tejidos de forma homogénea o tratar el envejecimiento y las enfermedades tampoco existe todavía. Sin embargo, eso no quiere decir que nunca vaya a existir. Los avances en las nanotecnologías y el recalentamiento podrían ayudarnos en este sentido.
El mundo ha avanzado mucho en 100 años y las aplicaciones actuales de la criopreservación en ciencia y medicina demuestran que la tecnología sigue avanzando. Piénselo así: actualmente no hay pruebas que sugieran que la criónica no vaya a funcionar en el futuro. Que no se pueda salvar a alguien hoy, no significa que no se pueda salvar nunca. Así que considere la posibilidad de cambiar su mentalidad: algunas enfermedades no son tratables... todavía.
Otro reto es que la vitrificación puede resultar tóxica para los tejidos complejos, especialmente en lo que respecta a los órganos. Los agentes crioprotectores utilizados suelen ser una combinación de soluciones penetrantes y no penetrantes. Los APC penetrantes impiden la formación de cristales de hielo dentro de las células, mientras que los ACP no penetrantes impiden la formación de cristales de hielo fuera de las células. El problema es que cuanto mayor sea la concentración de ACP, más tóxica será la solución. Por otra parte, si la concentración de ACP es demasiado baja, no se puede lograr la vitrificación completa del órgano.
La superación de este reto es un factor importante en los continuos avances de la criopreservación y el éxito de la reanimación.
Durante décadas, los científicos han conseguido criopreservar y recalentar partes del cuerpo, pero la reanimación de los pacientes todavía no es posible. Aunque no podemos predecir con exactitud cuándo será posible la reanimación, los pacientes permanecerán criopreservados durante el tiempo que sea necesario. Ya sean 10, 50, 100 años o más, no hay límite de tiempo para la criopreservación de una persona.
Nadie sabe lo que ocurrirá en el futuro, pero lo que sí sabemos es que puedes criopreservarte hoy mismo. criónica es actualmente la única tecnología que podría llevarte a ese futuro, así que ¿qué tienes que perder? Reserva una consulta con uno de los miembros de nuestro equipo o, si estás preparado... ¡Inscríbete ahora!
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[1] Schnebly, R. A. (2020, 1 de octubre). Enciclopedia del Proyecto Embrión. "Survival of Mouse Embryos Frozen to -196 ° and -269 °C" (1972), by David Whittingham, Stanley Leibo, and Peter Mazur | La Enciclopedia del Proyecto Embrión. Obtenido el 20 de julio de 2022, del sitio Web: https://embryo.asu.edu/pages/survival-mouse-embryos-frozen-196-deg-and-269-degc-1972-david-whittingham-stanley-leibo-and.
[2] de Wolf, A., & Platt, C. (2022, 23 de mayo). Procedimientos de Criopreservación Humana. | Alcor. Obtenido el 20 de julio de 2022, del sitio Web: https://www.alcor.org/docs/cryopreservation-procedures-book.pdf.
[3] Borini, A., & Coticchio, G. (2010). Preservation of human oocytes. CRC Press. Consultado el 20 de julio de 2022 en https://thaisrm.com/docs/Ri%20Chian%20Book/Preservation%20of%20Human%20Oocytes%20-%20From%20Cryobiology%20Science%20to%20Clinical%20Applications%20copy.pdf.
[4] Scudellari, M. (2017, 12 de diciembre). La criopreservación busca diseñar nuevas formas de congelar, almacenar y descongelar órganos. PNAS. Obtenido el 20 de julio de 2022, del sitio Web: https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1717588114.
[5] Crew, B. (2016, 10 de febrero). El cerebro de un mamífero ha sido congelado y recuperado por primera vez. ScienceAlert. Recuperado el 20 de julio de 2022, de https://www.sciencealert.com/a-mammal-s-brain-has-been-cryonically-frozen-and-recovered-for-the-first-time
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