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Medicina regenerativa

Medicina regenerativa

Extendiendo la longevidad humana con reposición de células madre, regeneración de órganos e impresión 3D, parabiosis y rejuvenecimiento de sangre joven.

Los lagartos son capaces de regenerar extremidades enteras. Los gusanos y estrellas de mar vuelven a crecer por completo. Los tiburones reemplazan constantemente los dientes perdidos, producen más de 20,000 dientes a lo largo de su vida. ¿Cómo podemos traducir estos casi superpoderes a los humanos?

La respuesta: a través de las innovaciones de vanguardia de la medicina regenerativa.

Mientras que los macrodatos y la inteligencia artificial transforman la forma en se practica la medicina y se inventan nuevos tratamientos, la medicina regenerativa se trata de reponer, reemplazar y rejuvenecer los cuerpos físicos.

Tres de las tecnologías regenerativas que trabajan juntas con este objetivo están focalizadas en:
Reponer: células madre, el motor regenerador del cuerpo.
Reemplazar: regeneración de órganos y bioimpresión.
Rejuvenecer: sangre joven y parabiosis.

Reponer: células madre, el motor regenerador del cuerpo

Las células madre son células indiferenciadas que pueden transformarse en células especializadas, como corazón, neuronas, hígado, pulmón, piel, etc., y también pueden dividirse para producir más células madre. En un niño o un adulto joven, estas células madre se encuentran en abundancia y actúan como un sistema de reparación integrado. A menudo son convocados al sitio de daño o inflamación para reparar y restaurar la función normal.

Pero a medida que envejecemos, el suministro de células madre comienza a disminuir entre 100 y 10,000 veces en diferentes tejidos y órganos. Además, las células madre sufren mutaciones genéticas, que reducen su calidad y eficacia para renovar y reparar su cuerpo.

Las células madre son como un equipo de reparadores en su mansión recién construida. Cuando la mansión es nueva y los reparadores son jóvenes, pueden arreglar todo perfectamente. Pero a medida que los reparadores envejecen y se reducen en número, su mansión finalmente se deteriora y finalmente se derrumba.

¿Y si se pudiera restaurar y rejuvenecer la población de células madre? Una opción para lograr esta restauración y rejuvenecimiento es extraer y concentrar las propias células madre adultas autólogas de lugares como el tejido adiposo (o graso) o la médula ósea.

Sin embargo, estas células madre son menos numerosas y han sufrido mutaciones (según la edad) de su ‘código de software’ original. Muchos científicos y médicos ahora prefieren una fuente alternativa, obteniendo células madre de la placenta o del cordón umbilical, las sobras de nacimiento.

Estas células madre, disponibles en gran cantidad y que expresan el software intacto de un recién nacido, pueden inyectarse en las articulaciones o administrarse por vía intravenosa para rejuvenecer y revitalizar.

Este tipo de células son como fábricas químicas que generan factores de crecimiento vitales que pueden ayudar a reducir la inflamación, combatir las enfermedades autoinmunes, aumentar la masa muscular, reparar las articulaciones e incluso revitalizar la piel y hacer crecer el cabello.

Durante la última década, la cantidad de publicaciones por año sobre investigación relacionada con células madre se ha multiplicado por 40, y se espera que el mercado de células madre aumente a 297.000 millones de dólares en 2022.

Las crecientes iniciativas de investigación y desarrollo para generar opciones terapéuticas para enfermedades crónicas y la creciente demanda de opciones de tratamiento regenerativo son los impulsores más importantes de esta industria.

Los biólogos dirigidos por Kohji Nishida en la Universidad de Osaka en Japón han descubierto una nueva forma de nutrir y hacer crecer los tejidos que componen el globo ocular humano. Los científicos pueden hacer crecer retinas, córneas, el cristalino del ojo y más, utilizando solo una pequeña muestra de piel adulta.

En un estudio de Stanford, siete de las 18 víctimas de accidentes cerebrovasculares que aceptaron tratamientos con células madre mostraron mejoras notables en la función motora. Este tratamiento podría funcionar para otras afecciones neurodegenerativas como el Alzheimer, el Parkinson y la ELA.

Los médicos del Centro de Neurorestauración de la USC y Keck Medicine de la USC inyectaron células madre en la columna cervical dañada de un hombre de 21 años recientemente paralizado. Tres meses después, mostró una mejora dramática en la sensación y el movimiento de ambos brazos.

Reemplazar: regeneración de órganos e impresión 3D

Cada 10 minutos, se agrega a alguien a la lista de espera de trasplante de órganos de EE. UU., Con un total de más de 113,000 personas esperando órganos de reemplazo en enero de 2019.

Un sinnúmero de personas que necesitan «repuestos» nunca llegan a la lista de espera. Y en promedio, 20 personas mueren cada día mientras esperan un trasplante.

La demanda excesiva de órganos donados solo se intensificará a medida que tecnologías como los autos autónomos hagan el mundo más seguro, dado que muchos donantes de órganos son el resultado de accidentes automovilísticos y de motocicleta. Los vehículos más seguros significan menos accidentes y donaciones. Claramente, la medicina de reemplazo y regenerativa representa una gran oportunidad.

Emprendedores de órganos

La Dra. Martine Rothblatt, una vez emprendedora aeroespacial (fue la fundadora de Sirius Satellite Radio), Rothblatt cambió de carrera en la década de 1990 después de que su hija desarrolló una rara enfermedad pulmonar.

Su meta a la luna hoy es crear una industria de órganos de reemplazo. Con un enfoque inicial en las enfermedades del pulmón, Rothblatt se propuso crear pulmones de reemplazo. Para lograr este objetivo, su compañía United Therapeutics ha buscado una serie de tecnologías en paralelo.

Pulmones de impresión 3D

En 2017, United se asoció con una de las empresas de impresión 3D más grandes del mundo, 3D Systems, para construir una bioimpresora de colágeno y está pagando a otra empresa, 3Scan, para que corte pulmones y cree mapas detallados de su interior.

Esta bioimpresora de 3D Systems ahora funciona según un método llamado estereolitografía. Un láser UV parpadea a través de una piscina poco profunda de colágeno dopado con moléculas fotosensibles. Dondequiera que permanezca el láser, el colágeno se cura y se solidifica.

Poco a poco, el objeto que se está imprimiendo se baja y se agregan nuevas capas. Actualmente, la impresora puede depositar colágeno a una resolución de alrededor de 20 micrómetros, pero deberá lograr una resolución de un micrómetro de tamaño para que el pulmón sea funcional.

Una vez que se ha impreso un andamio pulmonar de colágeno, el siguiente paso es infundirlo con células humanas, un proceso llamado recelularización.

El objetivo aquí es utilizar células madre que crecen en andamios y se diferencian, proporcionando finalmente la funcionalidad adecuada. La evidencia preliminar indica que este enfoque puede funcionar.
En 2018, el cirujano experimental de la Universidad de Harvard, Harald Ott, informó que bombeó miles de millones de células humanas (de cordones umbilicales y pulmones cortados en cubitos) a un pulmón de cerdo despojado de sus propias células. Cuando el equipo de Ott lo reconectó a la circulación de un cerdo, el órgano resultante mostró una función rudimentaria.

Sistemas de perfusión Lung Ex Vivo

Más allá de la impresión 3D y la ingeniería genética de pulmones de cerdo, Rothblatt ya ha comenzado a implementar un tercer enfoque a corto plazo para mejorar el suministro de pulmones en los EE. UU.

En primer lugar, sólo alrededor del 30 por ciento de los pulmones de posibles donantes cumplen los criterios de trasplante; de ellos, solo alrededor del 85 por ciento son utilizables una vez que llegan al centro quirúrgico. Como resultado, casi el 75 por ciento de los posibles pulmones nunca llegan al receptor que lo necesita.

¿Y si estos pulmones pudieran rejuvenecerse? Este concepto informa el próximo enfoque del Dr. Rothblatt.
En 2016, United Therapeutics invirtió 41,8 millones de dólares en TransMedics Inc., una empresa de Andover, Massachusetts, que desarrolla sistemas de perfusión ex vivo para pulmones, corazones y riñones de donantes.

El sistema de perfusión XVIVO toma pulmones de calidad marginal que inicialmente no cumplieron con los criterios de atención estándar de trasplante y los perfunde y ventila en condiciones normotérmicas, lo que brinda a los cirujanos la oportunidad de reevaluar la idoneidad del trasplante.

Rejuvenecer la sangre joven y la parabiosis

En la parodia de HBO de la comunidad tecnológica del Área de la Bahía, Silicon Valley, uno de los episodios (Temporada 4, Episodio 5) se llama «The Blood Boy».

En esta entrega, el multimillonario tecnológico Gavin Belson (Matt Ross) se reúne con Richard Hendricks (Thomas Middleditch) y su equipo para hablar sobre el futuro de Internet descentralizado. Un veinteañero joven y musculoso interrumpe la reunión cuando rueda en un puesto de transfusión y engancha en silencio una conexión intravenosa entre él y Belson.

Belson luego presenta al recién llegado como su «asociado de transfusión» y comienza a explicar la ciencia de la parabiosis: «Las transfusiones regulares de sangre de un donante más joven en buena forma física pueden retrasar significativamente el proceso de envejecimiento».

Si bien la comedia es ficción, esa ciencia tiene mérito, y el escenario retratado en el episodio ya está sucediendo hoy.

Sobre el primer punto, la investigación en Stanford y Harvard ha demostrado que los animales más viejos, cuando se les transfunde sangre de animales jóvenes, experimentan regeneración en muchos tejidos y órganos.

Lo contrario también es cierto: los animales jóvenes, cuando se les transfunde sangre de animales mayores, experimentan un envejecimiento acelerado. Pero sacar provecho de esta fuente virtual de la juventud ha sido complicado.

Ambrosía

Ambrosia, startup con sede en San Francisco, inició recientemente uno de los ensayos sobre parabiosis. Su protocolo es simple: los participantes sanos de 35 años o más reciben una transfusión de plasma sanguíneo de donantes menores de 25, y los investigadores monitorean su sangre durante los próximos dos años en busca de indicadores moleculares de salud y envejecimiento.

El fundador de Ambrosia, Jesse Karmazin, se interesó en lanzar una empresa en torno a la parabiosis después de ver datos impresionantes de animales y estudios realizados en humanos en el extranjero: en un ensayo tras otro, los sujetos experimentan una reversión de los síntomas del envejecimiento en todos los órganos principales. «Los efectos parecen ser casi permanentes», dijo. «Es casi como si hubiera un restablecimiento de la expresión genética».

Infundir sus propias células madre de sangre de cordón a medida que envejece puede tener enormes beneficios de longevidad. Tras un comunicado de prensa de la FDA en febrero de 2019, Ambrosia detuvo su tratamiento de cara al consumidor después de varios meses de funcionamiento.
Es comprensible que la FDA haya expresado su preocupación sobre la práctica de la parabiosis porque, hasta la fecha, existe una marcada falta de datos clínicos que respalden la eficacia del tratamiento.

Elevian

En el otro extremo del espectro de la reputación se encuentra una startup llamada Elevian, surgida de la Universidad de Harvard. Elevian se acerca a la longevidad con una estrategia cuidadosa y científicamente validada.

El director ejecutivo Mark Allen, MD, está acompañado por una docena de MD y Ph.D de Harvard. Los fundadores científicos de Elevian iniciaron la empresa después de identificar factores circulantes específicos que pueden ser responsables del efecto de «sangre joven».

Un ejemplo: una molécula de origen natural conocida como «factor de diferenciación del crecimiento 11» o GDF11, cuando se inyecta en ratones envejecidos, reproduce muchos de los efectos regenerativos de la sangre joven, regenerando el corazón, el cerebro, los músculos, los pulmones y los riñones.

Más específicamente, la suplementación con GDF11 reduce la hipertrofia cardíaca relacionada con la edad, acelera la reparación del músculo esquelético, mejora la capacidad de ejercicio, mejora la función cerebral y el flujo sanguíneo cerebral, y mejora el metabolismo.

Elevian está desarrollando una serie de terapias que regulan el GDF11 y otros factores circulantes. El objetivo es restaurar la capacidad regenerativa natural del cuerpo, que Elevian cree que puede abordar algunas de las causas fundamentales de las enfermedades asociadas a la edad con la promesa de revertir o prevenir muchas enfermedades relacionadas con el envejecimiento y prolongar la vida sana.

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