Los científicos se afanan en crear compuestos sanguíneos artificiales

Sábado, 19/9/2009, 14:55 h. El País

Falta sangre; fabríquenla

Sólo Europa tendrá un déficit de 1,5 millones de litros de ‘oro rojo’ en 2050 debido al envejecimiento de la población – La sangre artificial tarda en llegar pero las células madre dan nuevas esperanzas

MÓNICA LÓPEZ FERRADO 19/09/2009

Los bancos de sangre no están precisamente rebosantes del llamado oro rojo. Tienen las reservas justas. De ahí que se resientan de forma seria cada vez que coinciden un cúmulo de accidentes o de cirugías que exigen grandes transfusiones, o cada vez que los donantes se van de vacaciones. Este mismo mes de septiembre el Banco de Sangre y Tejidos de Cataluña ha tenido que emprender una campaña especial para conseguir en cinco días unas 10.000 unidades de sangre (unos 5.000 litros). Si eso ocurre ahora y en un país como España, con una de las tasas de donación más elevada del mundo, ¿qué pasará cuando la población mundial envejezca, necesite más intervenciones y, por lo tanto, se requiera aún más sangre? Los científicos se afanan en crear compuestos sanguíneos artificiales para poder satisfacer la demanda.

Las células del cordón umbilical sólo fabrican hoy glóbulos ‘in vivo’

Los ensayos con hematíes sintéticos fracasan por sus efectos nocivos

Ahora, la mitad de las donaciones se utilizan para cubrir las necesidades de personas mayores de 60 años. En el 2050, la población mundial de ancianos se habrá duplicado. No sólo podrían requerir casi la totalidad de las donaciones, sino que al haber menos población joven también habrá menos donantes. Eso sin contar con situaciones imprevisibles que puedan incrementar la demanda, como guerras, desastres naturales u otros accidentes. Los expertos hablan de que en el año 2050 en Estados Unidos habrá un déficit de tres millones de donaciones al año. O lo que es lo mismo: faltarán 1,5 millones de litros de sangre. La situación será similar en Europa.

El fluido sanguíneo será, más que nunca, un bien buscado si no se encuentran sustitutos. En ello trabajan desde hace más de dos décadas muchos grupos de investigación de todo el mundo. Aunque los intentos por encontrar un sustituto al fluido de la vida vienen de antiguo.

Los resultados más prometedores llegan de la mano de las células madre. Son la gran promesa para muchas otras enfermedades, pero “si hay un campo en el que llegarán pronto los resultados es en éste”, afirma Juan Carlos Izpisúa, director del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB) e investigador del Salk Institute. “Será donde podremos dar con la aplicación más inmediata porque la sangre, a diferencia de otros tejidos, no requiere una estructura tridimensional para ser funcional”, dice.

El grupo de Izpisúa trabaja en la creación de sangre artificial con células iPS (células madre) obtenidas a partir de células del cordón umbilical. Se trata de una compleja cadena de transformaciones celulares. Primero, estas células del cordón umbilical deben transformase en células madre. Después, estas células madre inducidas darían lugar a células progenitoras, que serían capaces de acabar diferenciándose en todas las células de la sangre: glóbulos blancos, glóbulos rojos, plaquetas y otros compuestos del plasma. El sueño de muchos científicos: la auténtica sangre artificial. Pero para poder recrear este proceso en el laboratorio y conseguir fluido sanguíneo completo, con todos sus componentes, aún falta mucho tiempo.

Para empezar, el proyecto está aún en fase muy experimental. De hecho, sus primeros resultados no se publicarán hasta finales de año, aunque son esperanzadores. Además, por el momento, Izpisúa afirma que la producción de células sanguíneas por este método sólo podría ser in vivo. Es decir, trasplantando estas células a la médula ósea de un ser vivo para que, una vez en su medio natural (la médula es la fábrica de sangre del cuerpo humano) se inicie el proceso de diferenciación en los diferentes tipos celulares que forman la sangre. Pero el gran reto va a ser conseguir que el proceso ocurra in vitro, en el laboratorio, y que estas células madre se diferencien y acaben dando lugar a todos los compuestos del fluido sanguíneo en un cultivo que emule a la perfección las condiciones de la médula ósea para que se pueda crear el fluido completo necesario para una transfusión y almacenarlo. Ese es el auténtico sueño de la sangre artificial.

El proyecto de Izpisúa es ambicioso. Hasta ahora, la mayoría de científicos se habían centrado en conseguir glóbulos rojos artificiales por diferentes vías. Cuando en los medios de comunicación se habla de investigaciones sobre sangre artificial, en realidad, se habla de investigaciones que se han centrado en conseguir hematíes artificiales o hemoglobina. Para muchos científicos, por el momento, centrarse en ellos resulta una línea de investigación más realista y con más posibilidades a medio plazo.

De hecho, estas pequeñas células rojas, achatadas, son las que se necesitan cuando hay una gran pérdida de sangre. Una de las principales funciones del oro rojo consiste en transportar el oxígeno por el cuerpo, liberarlo en los tejidos y recoger el dióxido de carbono. De ello se encarga, en concreto, la hemoglobina que transportan en su interior, y que es la molécula que da al glóbulo su color rojo. Esa falta de oxigenación es lo que puede conducir a la muerte. “En un litro de sangre, el 40% son glóbulos rojos, aproximadamente un 55% plasma y el resto otros componentes, como la plaquetas o los glóbulos blancos. Si pierdes glóbulos blancos también los hay en otros tejidos y, por lo tanto, continúan haciendo su función. Pero para la sangre la disminución de glóbulos rojos es crítica de forma inmediata”, explica Joan García, responsable de terapias avanzadas del Banco de Sangre y Tejidos de Cataluña, que también participa en un consorcio europeo recien creado, Red on Tap, para conseguir sangre a partir de células madre.

El Ejército norteamericano, por ejemplo, ha llevado a cabo diferentes proyectos para conseguir glóbulos rojos artificiales. Las guerras, por necesidad, han hecho avanzar el conocimiento sobre las transfusiones. Ya en el siglo XVII, Sir Christopher Wren, científico y arquitecto británico, tuvo la idea de utilizar vino e incluso opio como sustitutos de la sangre humana. Sus experimentos no acabaron bien. A las puertas del siglo XX, se describieron los grupos sanguíneos, y así se pudo entender mejor por qué las transfusiones de sangre en ocasiones tenían éxito y en otras eran fatales. Durante la Primera y la Segunda Guerra Mundial las transfusiones de sangre se incorporaron al protocolo de cirugía.

En los últimos años, el Ejército estadounidense ha estado trabajando en la creación de compuestos sintéticos que emulan la hemoglobina. Hasta el momento, son quienes han llegado más lejos. Han ensayado con pacientes compuestos con perfluorcarbonos, un líquido sintético que puede transportar oxígeno u dióxido de carbono. También hemoglobina libre o encapsulada en liposomas en lugar de glóbulos rojos. Incluso se han probado compuestos de sangre de cerdo. Sin embargo, “los sintéticos no están dando los resultados que se esperaban”, afirma García. “Los efectos secundarios son muy importantes”, explica Luz Barbolla, hematóloga y gerente del Centro de Transfusión de la Comunidad de Madrid. Se han descrito infartos de miocardio e hipertensión, entre otros. Según los datos de los ensayos publicados en la revista JAMA, el riesgo de muerte de un paciente que haya recibido una transfusión con un sustituto es un 30% superior.

Muchos de estos problemas se deben a la complejidad para emular al glóbulo rojo. Tienen una forma achatada, como un donut sin agujero. Y aunque parezca simple, resulta más compleja que la de otras muchas células. “La estructura del glóbulo rojo es muy compleja. Su membrana posee cualidades que aún no ha sido posible imitar”, dice García.

Uno de los grupos que más promete se encuentra en Escocia. El servicio de salud británico, el Wellcome Trust -la mayor organización médica de carácter benéfico del mundo- y el Servicio Nacional Escocés de Transfusiones de Sangre han dado una buena inyección de recursos a un grupo de investigación de la Universidad de Edimburgo, ligado al Roslin Institute (el mismo que creó la oveja Dolly). Trabajan con células madre procedentes de embriones para conseguir hematíes. Según anunciaron recientemente en una entrevista en el rotativo británico The Independent, en 2012 esperan realizar las primeras transfusiones de prueba a voluntarios.

Más allá de conseguir el hematíe, para que la futura sangre artificial sea realmente útil en los bancos de sangre habrá que superar otros obstáculos de orden práctico. Uno de ellos, la caducidad. “La sangre, los glóbulos rojos, duran unos 42 días, no podemos almacenar grandes cantidades porque tendríamos que desecharla”, afirma Barbolla. Un fluido artificial eficaz deberá estar listo para dar respuesta en todo momento. Para eso no puede ser perecedero y debe poderse almacenar. “El hematíe se acaba rompiendo y soltando la hemoglobina”, explica Barbolla. Lo ideal sería un compuesto liofilizado que se pudiese disolver y aplicar al momento. En este ejercicio de ciencia ficción, Izpisúa, situándose en el terreno de las células madre, va más allá. “En los centros sanitarios podría llegar un momento en que tuviésemos células progenitoras a punto para poder diferenciarse en lo que necesitásemos en un momento dado”, dice [el equivalente a la fase 3 del gráfico].

Otro de los retos de esta nueva sangre será encontrar un sustituto que sirva para todos los grupos sanguíneos, incluso los más raros. Cuanto más homogénea es una población, más facilidad tiene para autoabastecerse porque sus habitantes se parecen. Sin embargo, el aumento de la inmigración y, por lo tanto, la diversidad, ha complicado aún más la labor de los bancos de sangre. “Ahora tenemos una mayor diversidad antigénica y, por lo tanto, mayores problemas”, explica Barbolla. En el caso de la línea de investigación con células procedentes del cordón umbilical, Izpisúa augura que “dadas las características inmuno-privilegiadas del cordón, reprogramando unas 500 iPS se podrían cubrir los haplotipos del 60/70% de la población”.

Si el objetivo es satisfacer a una gran demanda mundial, no servirán unas pocas células diferenciadas en el laboratorio, sino que deberán conseguirse métodos de cultivos que, como auténticas macrofábricas, sean capaces de crear cantidades ingentes de fluido. Las cifras son astronómicas. Cada milímetro cúbico de sangre donada contiene unos cinco millones de glóbulos rojos, 5.000 blancos y 300.000 plaquetas. “El cuerpo genera 1.000 millones de glóbulos rojos cada hora. Es una máquina muy perfecta y eficiente que fabrica la sangre en la médula ósea. Es el modelo que queremos mimetizar”, afirma García.

Otro asunto será el precio. Con los métodos que se están investigando “fabricar una unidad de sangre (que contiene unos 450 mililitros) podría costar unos 4.000 euros”, explica García. “Ahora, una donación cuesta entre 150 y 200 euros, dependiendo de la comunidad autónoma”, continúa el experto. Un precio cada vez más alto, dado que los controles para evitar infecciones son cada vez más exhaustivos y sofisticados. Una sangre artificial podría asegurar que está absolutamente libre de patógenos.

Mientras la sangre artificial continúa en el territorio de la investigación básica, los expertos coinciden en que hay que continuar aumentando las donaciones, y educando a las generaciones futuras para que sean donantes, concluye Barbolla.