El frío
tiene el poder de preservar y el poder de
destruir. Los mamuts encontrados en Siberia
datan del Pleistoceno. Su estado de
conservación es tan bueno que hemos podido
extraer de ellos intactas sus proteínas
[Prager et al., 1980] y su ADN [Jonson et
al., 1985] tras más de 50.000 años de
almacenamiento en frío. ¡Ese mismo frío
que quizá fue también la razón de su
muerte!
El
almacenamiento de material biológico
(células, tejidos, etc.) juega un papel
esencial dentro de muchas parcelas de la
actividad humana: agricultura (semillas) y
ganadería (semen), trasplantes (piel,
córneas, huesos, válvulas, órganos),
injertos, tejidos artificiales, sangre,
medicamentos, material reproductor en casos
infertilidad, alimentos, etc. Sin embargo, el
almacenamiento a largo plazo requiere de muy
bajas temperaturas, típicamente entre
-140ºC y -180ºC. En efecto, existe una
relación directa entre la temperatura de
almacenamiento y el tiempo durante el que se
puede conservar la muestra. Fue el sueco
premio Nobel Svante August Arrhenius quien en
1898 derivó la ecuación que establece que
las reacciones químicas ocurren más
lentamente a medida que la temperatura
desciende. Por ejemplo, la catálisis por
encimas, que se encuentra en células humanas
y de distinto tipo, reacciona a un quinto de
su valor normal cuando la temperatura
desciende a 0ºC [Sakaguchi et al., 1996].
Cuando la temperatura está por debajo de
-140ºC toda actividad metabólica se detiene
y sólo entonces podemos hablar de
preservación efectiva.
Sin
embargo, el enfriamiento tradicional de
material biológico hasta estas temperaturas
provoca indefectiblemente la formación de
cristales de hielo, letales salvo en raras
excepciones. Existen dos procedimientos que
en principio pueden evitarlo: a) usar
velocidades de enfriamiento de decenas de
miles de grados por minuto, lo que es
totalmente irrealista y fuera de las
posibilidades actuales de la técnica en la
mayor parte de los casos, o b) añadir al
sistema algún tipo de agente
"anticongelante" (técnicamente
llamados crioprotectores), con frecuencia
utilizados en otros campos de la industria.
Esta segunda posibilidad se viene aplicando
desde hace tiempo en los laboratorios de todo
el mundo con un éxito increíble. En nuestra
Universidad se usa de forma cotidiana cuando
se trata de preservar células madre,
embriones de ratón, etc..., en nitrógeno
líquido. El anticongelante utilizado es
glicerol, polietilenglicol o
dimetilsulfóxido, generalmente. Dicha
técnica fue descubierta hace 50 años por C.
Polge [Polge et at., 1949] y J. Lovelock
[Lovelock, 1953] y recibe el nombre de vitrificación.
Lamentablemente,
el problema de la preservación de material
biológico de mayores dimensiones, como
tejidos u órganos, aún no ha podido ser
resuelto satisfactoriamente mediante la
utilización de agentes crioprotectores. El
motivo principal es la toxicidad de estos
productos a las concentraciones requeridas
(entorno a 8 molar) para una preservación
efectiva. Existen otros muchos problemas
derivados en cierto modo del anterior: la
diversidad citológica de un órgano, la
elección de la velocidad óptima de
enfriamiento y del tipo de crioprotector, la
conductividad térmica finita del medio, la
lenta perfusión del crioprotector, la
desvitrificación (formación de hielo
durante la vuelta a temperatura ambiente),
...
Por otra
parte, la posibilidad de conservar este tipo
de material resulta de un interés extremo,
tanto si lo que se realizan son avances en el
almacenamiento a corto plazo o como a largo
plazo.
- El
almacenamiento a corto plazo
es el que se utiliza actualmente en
el caso de transplante de órganos
(corazón, riñón, hígado, pulmón,
páncreas...). Como ejemplo del
interés que tiene perfeccionar la
técnica actual podemos tomar un caso
paradigmático: el trasplante de
corazón. Actualmente el tiempo
máximo de almacenamiento del
corazón es de tan sólo 4 horas. El
almacenamiento se realiza en estado
de hipotermia (4ºC) porque
temperaturas más bajas sin
crioprotector dañan el órgano. Este
tiempo tan limitado se traduce en los
altos costes del trasplante
(transporte aéreo del órgano y
numeroso personal sanitario) y en la
reducción de la calidad y longevidad
del órgano.
- El
almacenamiento a largo plazo,
la posibilidad de bancos
de órganos y tejidos, es
actualmente sólo un sueño. Dotaría
a la medicina de recursos fabulosos,
inimaginables hoy en día. La mera
posibilidad de su existencia, algo
que de seguro empezará a plantearse
en breve, supondrá de por sí una
gran revolución en la medicina y la
sociedad.
Con el
presente proyecto queremos dotar a la
Universidad de Sevilla de un grupo sólido de
investigación. Será una innovación a su
vez para la Comunidad Andaluza y nuestro
país, ya que hasta donde conocemos no
existen grupos de investigación con esta
dedicación exclusiva.
