Cómo los osos de agua podrían ayudar a los soldados lesionados


Cómo los osos de agua podrían ayudar a “congelar en el tiempo” a soldados lesionados

Los tardígrados u osos de agua pueden resistir a condiciones extremas debido a que se encogen y entran en un estado parecido al de la animación suspendida. Foto: Plos One


Los osos de agua, como se les llama tardígrados, son los únicos animales que han sobrevivido en el vacío del espacio. Pueden resistir temperaturas de hasta 151 grados centígrados y –como demostró un caso documentado– son capaces de permanecer congelados hasta 30 años.

Además, pueden sobrevivir sin agua hasta una década. Todo esto lo consiguen encogiéndose y entrando en un estado parecido al de la animación suspendida, y es justo esa propiedad la que ha despertado el interés de los científicos de la Facultad de Medicina de Harvard, la Universidad de Washington, y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).

En diciembre de 2018, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Defensa (DARPA) otorgó 14.8 millones de dólares a una investigación que ahora forma parte de su programa Biostasis. La finalidad de este programa es encontrar la manera de prolongar la “hora dorada”, expresión que describe el periodo transcurrido entre una lesión traumática y la intervención médica. Si esto fuera posible, el tiempo adicional beneficiaría a los soldados heridos en el campo de batalla, a los individuos que sufren infartos cerebrales o cardiacos, e incluso a los pacientes con sepsis.

Si bien las intervenciones de Biostasis no serán soluciones a largo plazo, puesto que los procesos biológicos volverían a la normalidad después de un corto lapso, los médicos y el personal de salud tendrían más tiempo para llegar al paciente que requiere de su ayuda.

Salchichas espaciales

Los tardígrados son una opción prometedora en este campo de investigación, debido a que interrumpen sus procesos metabólicos y entran en un estado conocido como criptobiosis, en el cual los llamados osos de agua quedan como congelados en el tiempo gracias a que ralentizan sus procesos metabólicos a niveles casi imperceptibles.

“La teoría es que los tardígrados poseen proteínas que los ralentizan, de modo que pueden sobrevivir en condiciones extremas, como la deshidratación”, explicó a Newsweek la Dra. Pamela Silver, co-investigadora principal del proyecto por parte de la Universidad de Harvard. “Esas moléculas se conocen como PID: proteínas intrínsecamente desordenadas. La función de esa clase de proteínas ha sido objeto de investigaciones intensivas recientes, por lo que el programa depende mucho de los hallazgos. Nuestra intención es diseñar proteínas que tengan un efecto parecido en las células y los tejidos humanos; es decir, que las proteínas actúen como protectoras cuando las células experimenten un estado especial. Cabe destacar que las nuevas proteínas también podrían servir como fundamento para el desarrollo farmacológico”.

DARPA se refiere a su papel en el proyecto como “un acuerdo de cooperación” que tendrá una duración de cinco años. Concluido ese periodo, el administrador del programa de la agencia podría seguir participando e influir en el desarrollo de la investigación.

En entrevista con Newsweek, Tristan McClure-Begley, administrador del programa Biostasis, comentó: “Los tardígrados son el ejemplo perfecto de los organismos criptobióticos. Cuando estos animales enfrentan condiciones incompatibles con la vida, pueden entrar en un estado reversible durante el cual detienen todos los signos observables de su actividad metabólica… A fin de sobrevivir a los desafíos ambientales extremos y entrar en ese estado criptobiótico reversible, lo que hacen es aumentar la producción de ciertas proteínas que presentan propiedades interesantes, como la ausencia de una estructura altamente ordenada, la capacidad para interactuar con muchas otras proteínas, y promover la vitrificación dentro del organismo. Esto protege eficazmente los componentes celulares hasta que el animal vuelve a encontrarse en condiciones más habitables”.

“El descubrimiento de esas proteínas, y su función en la supervivencia tardígrado, son buenas pruebas de concepto sobre el uso de nuevas proteínas desestructuradas para inducir y sostener estados criptobióticos”.

Las investigaciones actuales apuntan a que los tardígrados producen sustancias bioquímicas como proteínas y moléculas de azúcar, las cuales evitan daños en sus células. Las proteínas desordenadas -las PID- están presentes en toda la naturaleza, incluidos los humanos. Aun así, no todas las PID ralentizan el envejecimiento celular, de manera que lo primero que debe hacer el equipo es identificar la estructura de las proteínas que permiten que los tardígrados sobrevivan en condiciones extremas. Después de eso, tendrán que diseñar una proteína que pueda transformarse en un “fármaco” que beneficie a los humanos.

La tarea es en extremo compleja, ya que la secuencia de aminoácidos determina la forma de una proteína y, a su vez, la forma determina su función. Lo que debe hacer el equipo es encontrar la forma correcta a partir de una cantidad infinita de combinaciones de aminoácidos. Y, a tal fin, los investigadores pretenden usar un modelo computarizado que analizará todos los candidatos posibles, para entonces ponerlos a prueba y descartarlos o bien, estudiarlos más a fondo.

“Hemos implementado un ciclo de diseño, construcción y prueba que nos permite probar varias proteínas al mismo tiempo”, reveló Silver. “El primer paso consiste en aplicar el aprendizaje automatizado para diseñar nuevas proteínas y después, probamos su capacidad para conservar su actividad proteica. A continuación, hacemos pruebas para prolongar la vida de las células en condiciones muy severas. Esto va seguido de más pruebas con organoides que imitan tejidos, y terminamos con ensayos en modelos animales”.

La primera especie interestelar

“Es importante enfatizar que estamos diseñado proteínas completamente nuevas usando lo que nos proporciona la naturaleza, así que nuestro ‘fármaco’ será una proteína. Ahora bien, es necesario que las proteínas lleguen a las células, y ese es otro aspecto desafiante del proyecto. Por ejemplo, podríamos aplicarlas en forma de aerosoles directamente en la zona lesionada”, conjeturó Silver.

La científica añadió que, aun cuando su investigación acababa de empezar, tenía plena confianza en el “equipo excepcional” que participa en el proyecto. Pese a ello, harán falta muchos más estudios antes de emprender los ensayos clínicos humanos, una etapa que Biostasis no está financiando por ahora.

“Antes de hacer pruebas en humanos, todos los péptidos diseñados se someterán a una evaluación reguladora preclínica de seguridad, como siempre se hace con cualquier medicamento o sustancia ideada para introducirse en el organismo”, informó McClure-Begley, agregando que las primeras aplicaciones de mundo real podrían incluir la conservación de productos biológicos si necesidad de refrigeración, desde vacunas y hemoderivados hasta células genéticamente modificadas.

“Esto es un ejemplo de la financiación de DARPA para investigaciones de alto riesgo que impactan ampliamente a las personas”, declaró Silver.

McClure-Begley precisó que el objetivo de Biostasis es “añadir una nueva clase de herramientas a la caja de herramientas para la salud humana”, con la finalidad de evitar que los sistemas biológicos colapsen después de sufrir un daño. “Los profesionales médicos ya disponen de muchos medios para ayudar al cuerpo a lidiar con las agresiones y para que elimine organismos infecciosos. Sin embargo, hasta ahora no disponemos de una estrategia eficaz para ralentizar la cascada de eventos moleculares que conducen al colapso del sistema”.

“A pesar de que Biostasis es una investigación esencialmente bioquímica, confiamos en que la dirección que seguimos, y los tipos de tecnología que ya se encuentran en desarrollo, nos permitan crear nuevas oportunidades para mejorar la atención médica del futuro”, concluyó McClure-Begley.

Publicado en cooperación con Newsweek / Published in cooperation with Newsweek

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