Uno de los soportes del desarrollo del sistema sanitario es, sin duda, la disponibilidad de recursos de hemoterapia. La sangre y sus derivados son elementos fundamentales para llevar adelante procedimientos quirúrgicos, tratamientos hematológicos y oncológicos, trasplantes de órganos y tejidos, etc. Ello justifica que haya más de 80 millones de donaciones de sangre cada año en el mundo. Muy de agradecer.
Pero no está exento de inconvenientes. Al esfuerzo de conseguir las donaciones de sangre hay que sumar el arduo trabajo que supone ratificar su seguridad. Después de todo, la sangre puede ser vehículo de transmisión de enfermedades víricas –como las hepatitis B, C, VIH– y de otros agentes infecciosos que deben ser descartados en los estudios antes de su administración.
Por otra parte, los productos sanguíneos tienen caducidad y su almacenamiento es por tiempo limitado. Para colmo, la transfusión requiere el estudio de compatibilidad de grupo sanguíneo entre donante y receptor. Sin olvidar que la transfusión sanguínea puede dar lugar a reacciones adversas de diferente consideración.
A la vista de todo lo anterior, es comprensible que en las últimas décadas se haya ido incrementando el interés por disponer de productos que ejerzan la misma función de la sangre, pero sin las dificultades e inconvenientes que hemos enumerado.
El reto de oxigenar sin hematíes
La transfusión de sangre tiene como objetivo principal la oxigenación tisular. El elemento que lleva a cabo dicho cometido no es otro que el glóbulo rojo o hematíe, con forma de disco, lo que le confiere flexibilidad y deformabilidad, y le permite acceder a capilares lejanos y sumamente estrechos. El hematíe está cargado de hemoglobina (Hb), proteína responsable del transporte y del intercambio del oxígeno por dióxido de carbono en los tejidos.
Los investigadores han seguido varias estrategias para imitar la función oxigenadora que realizan los hematíes. Se pueden resumir en tres líneas principales:
producción sintética de transportadores de oxígeno,
purificación y uso de concentrados de Hb,
y más recientemente la generación de células rojas provenientes de células madre pluripotentes.
Producción sintética de transportadores de oxígeno
Los Perflourocarbonos (PFC) son moléculas inertes con un tamaño unas cien veces menor que el hematíe, capaces de transportar oxígeno y dióxido de carbono sin ligarse a ellos. En principio, esta propiedad les permite oxigenar los tejidos. Con una pega: las condiciones y capacidad de transporte varía en diferentes situaciones, lo que limita su utilidad.
Por otra parte, los PFC son retirados de la circulación por el sistema retículoendotelial y se acumulan ejerciendo un efecto tóxico. Además, la infusión de PFC ocasiona reducción transitoria de las plaquetas (encargadas de la coagulación) y se han observado complicaciones neurológicas frecuentes en pacientes sometidos a cirugía cardiaca donde se administró este producto. Demasiados inconvenientes.
Concentrados de hemoglobina
Para conseguir preparados ricos en hemoglobina se han utilizado fuentes diferentes. La primera fue Hb obtenida de unidades de sangre caducada con los hematíes. También se ha intentado con Hb proveniente de sangre bovina. En ambos casos, tras la destrucción de los hematíes, la Hb se purifica por procedimientos fisicoquímicos y, posteriormente, se busca su estabilización con modificaciones moleculares y reconstitución en un medio artificial.
¿Por qué hace falta estabilizar? Para entenderlo hay que conocer la estructura de la hemoglobina.
Esta molécula consta de dos pares de cadenas (α y β) que forman un tetrámero, se ligan al hierro y dan lugar a una estructura conocida como “grupo Heme”. Solo este grupo Heme es capaz de unir y transportar el oxígeno. Si el complejo se desestabiliza, la Hb no puede cumplir su misión de oxigenar los tejidos.
La estabilización de la Hb purificada se puede conseguir con diferentes procedimientos: polimerización con glutaraldeido, conjugación con polietilenglicol, encapsulación en vesículas de fosfolípidos… Desafortunadamente, de momento no se han podido superar ciertos efectos adversos importantes tras la administración de estos productos, especialmente insuficiencia renal. Además, es habitual que las nuevas moléculas incorporadas para estabilizar la Hb aumenten la afinidad por oxígeno. Con tanta fuerza lo agarran que es muy difícil que se libere en los tejidos.
Por si fuera poco, algunas de las modificaciones realizadas en la Hb acortan su vida media en la circulación, aumentan la viscosidad sanguínea y facilitan su interacción con moléculas de óxido nítrico, una sustancia fundamental para la contractilidad vascular, que dilata las arterias y permite el correcto flujo de sangre a distintos órganos, incluido el corazón. Todos esos problemas impiden actualmente el uso clínico de los concentrados de Hb.
Un paso adelante ha sido el intento de conseguir Hb por tecnología recombinante. Sin embargo, la dificultad para conseguir un ensamblaje estable de cadenas α y β obtenidas, y especialmente el alto coste para una producción eficiente, hacen que esta vía siga siendo una quimera difícil de alcanzar.
Generación de glóbulos rojos de células madre pluripotentes
Hace unos años se consiguió un notabilísimo avance en biomedicina al lograr que células adultas del organismo se pudieran reprogramar y que recuperaran su capacidad de células madre pluripotenciales. Una maravilla, porque suponía que podíamos obtener células que, con la estimulación adecuada, se convirtieran en cualquier tipo celular específico que necesitáramos. Lo que en la jerga se conoce como Células Madre Pluripotentes inducidas (iPSCs).
En el caso de pacientes con necesidades crónicas de transfusiones, supone casi un sueño hecho realidad poder ofrecer la producción de glóbulos rojos derivados de iPSCs de fibroblastos del propio paciente. La producción y administración de su propia sangre generada con iPSCs evitaría los problemas inherentes a la transfusión convencional. Aunque todavía estamos lejos de que esta posibilidad esté al alcance clínico, se han abierto puertas de un indudable interés.
Cien por cien artificial
Otras soluciones para reemplazar las transfusiones sanguíneas podrían venir de mano de la nanotecnología, que se está empleando para crear células sintéticas o semi-sintéticas que emulan a los hematíes.
Sin ir más lejos, hace unas semanas un equipo científicos de la Universidad de Nuevo México informó de la creación de glóbulos rojos totalmente artificiales que duran 48 horas en ratones. Los han probado con hemoglobina, pero también con drogas anticancerígenas y nanopartículas magnéticas para demostrar que, efectivamente, pueden transportar cargas por el torrente sanguíneo. Otra interesante línea de investigación.
En conclusión, contar con preparados que ejerzan función oxigenadora sería de una enorme utilidad pues facilitaría el abastecimiento de sangre, simplificaría el procedimiento de almacenamiento, se evitaría la caducidad y, sobretodo, se conseguiría una máxima seguridad evitando la potencial transmisión de enfermedades infecciosas.
Desgraciadamente, pese a los numerosos intentos realizados, este objetivo no se ha conseguido, pues los productos obtenidos vienen acompañados de efectos tóxicos adversos importantes. La nueva era de las iPSCs y las células sintéticas han generado enormes expectativas, no solamente para la producción de glóbulos rojos sino también para plaquetas.