Criopreservación y criónica: la fantasía de Walt Disney

Se cuenta que hace poco más de tres milenios los chinos ya usaban el frío para conservar alimentos. Aunque si de cuentos chinos se trata, uno de los más legendarios es el que afirma que, pocos minutos antes de morir, Walt Disney fue introducido en una cápsula y congelado a bajas temperaturas para que, cuando la ciencia avanzara, pudiera ser resucitado y curar su cáncer de pulmón.

Pero así como los Reyes Magos no existen, tampoco es cierto que el creador del Pato Donald esté tieso de frío aguardando la resurrección. Por el contrario, su cuerpo fue colocado en un horno a alta temperatura e incinerado, y sus cenizas están enterradas en un cementerio.
Lo que sí es una verdad es que la refrigeración retarda o detiene la actividad de las células, y esto se aprovecha para la conservación de material biológico.

Pero una cosa es conservar y otra preservar. Este último concepto supone que lo que se guarda en frío –se criopreserva– mantenga la posibilidad de volver a vivir. Para ello se requieren temperaturas muy bajas –menores a los 130 grados bajo cero–, que mantienen la vida “suspendida” y que solo pueden alcanzarse en un laboratorio, habitualmente, mediante el uso de nitrógeno en estado líquido (-196°C).

Si bien la temperatura del universo es de unos -270°C, en la Tierra el registro térmico más bajo fue de -93,2°C (en la Antártida, en el año 2010).
“Estamos trabajando en ámbitos todavía poco conocidos. Son temperaturas que no existen en la Tierra, para las cuales nuestros tejidos no están adaptados”, consigna Joaquín Rodríguez, desde el Centro de Criobiología de la Universidad Nacional de Rosario.

El problema no es el frío

Es una verdad de Perogrullo que sin agua no hay vida. De hecho, la mayoría de los seres vivos estamos compuestos principalmente por agua: las células tienen una alta proporción de agua y el espacio intercelular también.

Paradójicamente, el líquido que nos posibilita la existencia es el mismo que nos impide criopreservarnos para alcanzar la inmortalidad. Porque por debajo de 0°C el agua se congela y forma cristales de hielo –algunos con formas puntiagudas– que pueden romper las células.

Por otro lado, y simultáneamente, el congelamiento del agua provoca otro fenómeno que colabora con la destrucción celular: a medida que se forma hielo, disminuye la cantidad de agua en estado líquido y, por lo tanto, aumenta progresivamente la concentración de las sustancias disueltas en ella.

Este fenómeno se produce, inicialmente, afuera de las células (en el líquido intercelular), que es donde el frío llega primero cuando se coloca un tejido a bajas temperaturas.

Entonces, para compensar este aumento de concentración extracelular de sustancias, empieza a salir agua del interior de las células. Y esa deshidratación puede causarles la muerte.

De la misma manera, al descongelar se producirá el proceso inverso: entrará violentamente agua a las células que no se rompieron durante la congelación, lo cual puede hacerlas estallar.

“En definitiva, para criopreservar, básicamente, hay que evitar que el agua forme cristales”, sintetiza Horacio Corti, especialista en el estudio de soluciones acuosas sobreenfriadas.

Manejar el agua

Muchos descubrimientos ocurren por azar. Y fue un “accidente” de laboratorio el que permitió darle un gran empujón a las técnicas de criopreservación. En 1949, el científico inglés Christopher Polge congeló semen de pavo y, por error, utilizó un tubo que estaba contaminado con glicerina. Tiempo después, cuando descongeló el material, comprobó con sorpresa que gran parte de los espermatozoides seguían vivos.

Desde entonces, la glicerina es utilizada como agente crioprotector de muchos tipos celulares y, hasta el día de hoy, es la sustancia de elección para criopreservar semen de distintas especies.

En las últimas décadas, otros compuestos químicos probaron ser eficaces como criopreservantes y, dependiendo del material que se quiere congelar, se elige uno u otro.

En cualquier caso, pese al tiempo transcurrido desde que el azar hizo famoso a Polge, todavía no se conoce cabalmente el mecanismo de acción de estos agentes protectores.

En algunos casos, se postula que en presencia de un crioprotector se retarda la formación de hielo. Este efecto sería el que posibilita llevar un material biológico a bajas temperaturas antes de que empiecen a formarse los cristales que provocan el daño celular.

En otros casos, se cree que la sustancia protectora estaría reemplazando el agua que hidrata las estructuras celulares. De esa manera, se estaría evitando que la deshidratación –que ocurre, como se explicó anteriormente, durante el proceso de congelamiento– altere dichas estructuras.

De todos modos, los crioprotectores tienen sus limitaciones. Fundamen­talmente, debido a que las concentraciones que se requieren para que cumplan adecuadamente su función de criopreservar pueden ser tóxicas para las células.

Vidrios de agua

En los últimos años, se desarrolló una técnica que revolucionó el campo de la criopreservación: la vitrificación. Es un proceso físico que permite que el agua líquida pase a un estado sólido amorfo similar al vidrio –de allí su nombre–, en el que la disposición de los átomos y las moléculas hace que no se formen cristales, lo cual reduce el daño celular.

“Para formar agua sólida amorfa es necesario enfriarla a una velocidad superior a los diez mil grados por segundo”, ilustra Corti. “Es algo técnicamente dificultoso”, acota Rodríguez.

Otra manera de vitrificar el agua es aumentar su viscosidad utilizando altas concentraciones de crioprotectores. “El problema es que son concentraciones tóxicas para la célula”, observa Rodríguez.

Para resolver estos inconvenientes se encontró una solución “intermedia”, que consiste en manejar el proceso mediante un delicado equilibrio entre la concentración de agentes crioprotectores y la velocidad de enfriamiento.

No obstante, todavía hoy persiste una importante limitación para este método: “Solamente se pueden vitrificar volúmenes muy pequeños de solución, del orden de los cinco a diez microlitros (NdR: una gota de agua tiene un volumen de 50 microlitros)”, explica Rodríguez.

En otras palabras, con la tecnología actualmente disponible “lo más grande” que se puede vitrificar es un embrión con unos pocos días de desarrollo.

Biodiversidad enfriada

Con capacidad para albergar 4,5 millones de variedades de semillas, actualmente guarda más de 930.000, provenientes de casi todos los países del mundo.

Las simientes están preservadas a 18 grados bajo cero y, para el caso de un corte de energía, como el lugar se mantiene por debajo de los 0°C las 24 horas del día durante todo el año, la bóveda funcionaría como un congelador natural.

Pero, dado que las semillas están naturalmente preparadas para resistir condiciones ambientales adversas, preservarlas es menos dificultoso que para el caso de las células animales.

“Lo más aventurero que queremos lograr es criopreservar fragmentos de piel de especies que están en riesgo de extinción”, confiesa Daniel Salamone, referente internacional en clonación animal. “Esto permitiría obtener muestras de animales que están en zoológicos, en la selva o, incluso, que mueren en accidentes automovilísticos”.

Mediante la vitrificación, hoy se puede criopreservar germoplasma (espermatozoides, óvulos o embriones) de especies amenazadas. Pero hay situaciones en las que el germoplasma no es útil. Por ejemplo, cuando los espermatozoides son escasos o de mala calidad.
En estos casos, la preservación de células distintas a las sexuales, provenientes del resto de los tejidos del cuerpo –denominadas células somáticas–, adquiere mucha relevancia.

“Para nosotros la célula somática es también germoplasma”, considera Salamone. “Porque ya existe la metodología para convertirlas en células sexuales, aunque todavía es una tecnología imperfecta”, aclara.

Con su mirada de “clonador”, Salamone propone: “Por otra parte, si el frío destruyera las células somáticas que tenemos guardadas, el ADN se conservaría y podría inyectarse en un óvulo previamente enucleado y, de esa manera, sería posible generar un embrión viable”.

El precio de la inmortalidad

El Homo sapiens es la única especie del planeta que se sabe mortal. Quizás por eso, la idea de la resurrección seduce a la humanidad desde sus orígenes. Antiguos mitos y obras de arte de todos los tiempos dan cuenta de ello. Y también la ciencia.

En 1954, la prestigiosa revista científica Nature publicó un artículo en el que se describe un experimento de resucitación de hamsters previamente congelados. Los animalitos fueron revividos después de estar casi una hora con su temperatura corporal por debajo de los 0°C.

No obstante, si bien el artículo describe algunos daños sufridos por los sobrevivientes, no da cuenta acerca de qué cantidad de hamsters murieron durante las pruebas.

La temperatura corporal más baja registrada a la que un ser humano pudo sobrevivir alguna vez es 13,7°C. Es el caso de Anna Bågenholm, una sueca que, en 1999, cayó a un río congelado mientras practicaba esquí. Su cerebro nunca alcanzó temperaturas bajo cero y, sin embargo, todavía hoy sufre algunas secuelas neurológicas debidas al frío que debió soportar. “Si se quiere criopreservar vida hay un costo que pagar. Siempre hay un daño”, advierte Rodríguez.

Durante las décadas siguientes al trabajo con los hamsters, no se encuentran registros científicos de experimentos destinados a la criopreservación de mamíferos. En cambio, desde entonces, los intentos por criopreservar animales enteros se limitaron a algunos invertebrados. Entre ellos, larvas de insectos y algunos gusanos. En muchos de estos casos, se logró un porcentual de éxito al intentar revivirlos.

“Se suele informar el porcentaje de individuos sobrevivientes, pero no te dicen en qué condiciones quedaron o qué daños sufrieron. Eso es lo que hay que empezar a explorar”, propone Rodríguez.

En 2015, un artículo científico publicado en la revista Rejuvenation research informó que un procedimiento de vitrificación permitió volver a la vida a la totalidad de un grupo de individuos congelados. El estudio se realizó con Caenorhabditis elegans, un gusano de alrededor de un milímetro de largo que, por sus características particulares, es muy utilizado para la investigación en diversas áreas de la biología, como el aprendizaje, la memoria o el envejecimiento, entre otras.

El mismo trabajo incluyó experimentos que muestran que, luego de ser descongelados, los gusanitos mantienen la memoria de largo plazo. Según escriben en el paper los dos autores de la investigación, Natasha Vita-More y Daniel Barranco, el trabajo constituye “la primera evidencia de conservación de la memoria después de la criopreservación”.

Ambos científicos exhiben su pertenencia a la Alcor Life Extension Foundation, una organización –“sin fines de lucro”, dice en su Web– situada en Arizona, Estados Unidos.

Alcor se autodefine como “líder mundial en criónica”, es decir, en la criopreservación de cuerpos enteros después de declarada su muerte legal. Actualmente, un puñado de compañías dispersas por el mundo ofrece este servicio para quienes guardan la esperanza de que, en algún futuro, exista una tecnología apropiada para resucitarlos.

El precio de criopreservarse dentro de grandes tanques repletos de nitrógeno líquido, colgado de los pies –así, si se evapora un poco de nitrógeno, el cerebro no corre riesgos–, varía ampliamente (de U$S 28.000 a U$S 200.000), dependiendo de la compañía y de los servicios que se pagan. En algunos casos, se ofrece conservar solamente la cabeza, lo cual abarata el costo.
Se calcula que poco más de 300 personas en todo el mundo se han sometido a este procedimiento.

Futuro frío

Para la gran mayoría de la comunidad científica, la criónica es considerada una pseudociencia. Se sostiene, por ejemplo, que cuando se congeló a la primera persona, en 1967, se usó un agente criopreservante que –en ese entonces no se sabía– probablemente dañó irreversiblemente su cerebro.
“Un organismo congelado puede lucir sano por fuera pero estar destruido por dentro”, ilustra Corti.

Si hay algo en lo que la ciencia parece coincidir con la criónica es en la fantasía de los viajes interestelares. En ese camino, un artículo científico publicado hace pocos días en Proceedings of the National Academy of Sciences reveló que una muestra de espermatozoides de rata que había estado en la estación espacial a -95°C durante 9 meses mantenía una fertilidad normal.

De todos modos, lo concreto es que, al día de hoy, no es siquiera posible congelar un órgano sin dañarlo. De hecho, cuando se transporta para un trasplante se conserva a 4°C.

“No se avanzó mucho en criopreservación. Estamos casi como hace 30 años y discutiendo algunas mejoras”, reconoce Rodríguez.