¿Podremos cultivar sangre algún día?

Si queremos tener un gesto con la población y ayudar a la gente enferma, una posibilidad es donar sangre. En España tenemos la suerte de poder contar con bancos de sangre y sistemas de distribución, encargados de atraer donantes y distribuir su sangre entre hospitales. Gracias a esta sangre donada, los médicos pueden realizar las operaciones de una manera más segura y favorecer la supervivencia en los accidentes más graves.

Pero no todos los países tienen la misma suerte. Aproximadamente la mitad de los países del mundo carecen de bancos de sangre. En algunos hospitales, conseguir una bolsa de sangre compatible con el herido puede llegar a ser una odisea, y los enfermos pueden encontrarse ante situaciones de vida o muerte.

Esta situación se resolvería rápido si pudiéramos llegar a cultivar sangre bajo demanda. Un suministro de sangre ilimitada que no depende de los donantes y que supondría el santo grial para muchos hospitales. ¿Parece imposible? No tanto. Varios equipos de investigación están avanzando en esta idea, y recientemente han logrado un pequeño paso más en esta dirección. Generar sangre se vuelve una opción más factible y cómoda. Veamos cómo se hace.

Los glóbulos rojos adolescentes

Aunque hablemos de generar sangre, a nivel médico no estamos interesados en todos sus componentes. La sangre que recorre nuestras arterias y venas incluye una gran variedad de componentes celulares, encargados de diferentes funciones. En una gota encontraremos diferentes tipos de células del sistema inmune, como linfocitos y macrófagos. También habrá plaquetas, encargadas de la cicatrización de heridas. Pero lo más predominante, hasta un 40% de las células que encontremos, serán los eritrocitos o glóbulos rojos, encargados del transporte de oxígeno y dióxido de carbono, y que dan a la sangre su color rojo característico.

En la sangre que se dona, normalmente acaban aislándose los glóbulos rojos. Estos aportan un extra de oxígeno necesario para el correcto funcionamiento de las células, mejorando la supervivencia del enfermo. Si inyectamos las células inmunitarias de un donante, atacarán al nuevo cuerpo como si fuera algo extraño, por lo que son retiradas.

Además, los glóbulos rojos no tienen núcleo ni ADN nuclear. Lo pierden cuando maduran, y es precisamente lo que hace que los glóbulos rojos puedan ser intercambiables entre pacientes. La compatibilidad al final depende de dos cosas: una proteína llamada Rh (que indicamos como positivo en caso de haberla o negativo si no la hay), y dos proteínas llamadas A y B, que se indican en el tipo de sangre. Si introducimos glóbulos rojos con proteína A en el cuerpo de alguien que no la ha visto nunca, su sistema inmune atacará a esos glóbulos rojos con terribles consecuencias. Por eso la sangre tipo 0- , que no tiene ni proteínas A, B ni Rh, es universal entre donantes, ya que no tiene ninguna proteína extraña a la que el sistema inmune pueda atacar.

En vez de cultivar todos los componentes de la sangre, podemos estar interesados en cultivar de manera exclusiva los glóbulos rojos. El problema es que como estos no tienen núcleo, no pueden dividirse y crecer como otras células. Un glóbulo rojo ya formado permanece en nuestra sangre durante cuatro meses y muere sin llegar a generar descendencia. Para hacerlo, hace falta usar la versión inmadura de los glóbulos rojos, que aun tienen núcleo, unas células llamadas reticulocitos.

Los reticulocitos son versiones tempranas de los glóbulos rojos, que han sido liberados a la sangre antes de acabar de madurar. Normalmente esta maduración se hace en la médula ósea, por lo que la proporción de reticulocitos en sangre es muy baja. De cada 100 células en sangre, solo una o dos serán reticulocitos. Encontrarlas es como buscar pepitas de oro en el mar. Para cultivarlas correctamente, tendremos que encontrar una gran cantidad de ellas, y eso implica examinar un gran volumen de sangre.

Los reticulocitos pueden multiplicarse y generar más globulos rojos si los cultivamos, pero crecen muy lentamente en la placa de cultivo. Son el equivalente celular de una mascota exigente y consentida. Necesitan constantemente de nutrientes, que hay que cambiar muy a menudo. Además, cuando maduran en glóbulos rojos, deben ser retirados rápidamente o el resto de reticulocitos dejan de crecer. La mayoría de los avances científicos en esta dirección se han basado en tecnologías y protocolos para hacer estos cuidados. E incluso con ellos, necesitaremos 23 días hasta conseguir una cantidad decente de glóbulos rojos. Por este motivo no se cultiva sangre a demanda hoy en día: se puede, pero se tarda demasiado.

La barrera de los 23 días es imposible de reducir con facilidad, ya que depende de la propia biología de nuestras células. En la médula ósea, la maduración de glóbulos rojos tiene un tiempo similar, por lo que no podemos acelerar el proceso mucho más. Pero en este caso, podemos pensar estrategias para que esta lentitud no nos afecte. Es lo que ha hecho en un estudio reciente del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Singapur.

En dos etapas

El equipo ha estudiado el protocolo de cultivo y ha comprobado un detalle importante: en el día 12 del cultivo, los reticulocitos están en una fase especial en el que se pueden congelar y descongelar con facilidad. Si se congelan en ese momento, al descongelarlo hay que dejar pasar los 12 días restantes para obtener suficientes glóbulos rojos. Los 23 días totales no cambian, pero permite separarlo en dos fases.

Parece un salto pequeño, pero es clave a la hora de pensar en generar glóbulos rojos a nivel industrial. Hasta este momento, solo era posible cultivar los reticulocitos de manera ininterrumpida. Si el cultivo se contamina o los glóbulos rojos son infectados por alguna enfermedad, todo el trabajo de semanas debe ser desechado y empezar de nuevo desde cero. Congelando en el día 11, podemos tener reservas con las que sustituir los cultivos en caso de error y no retrasarse a la hora de producir nuevos glóbulos rojos.

Además, poder congelar también permite tener un mejor control sobre la cantidad que queremos generar. No todos los meses puede haber la misma demanda de sangre en un hospital, por lo que podemos mantener ciertas reservas congeladas y descongelarlas los meses de más demanda o en caso de emergencia. Es la misma estrategia que seguimos cuando congelamos comida en el congelador de casa.

Este estudio resulta clave para obtener algún día un sistema de cultivo de sangre eficiente y bajo demanda. El esfuerzo merece la pena, ya que conseguir glóbulos rojos ilimitados podría marcar la diferencia en la supervivencia de muchos países. Mientras esperamos, la única solución es seguir donando sangre.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Los glóbulos rojos se vuelven de rojo intenso mientras unen oxígeno a las proteínas hemoglobina que contiene. Sin oxígeno, la sangre toma un tono más apagado y azulado, que es el que podemos ver en las venas a través de la piel. Estamos acostumbrados a la idea de la sangre roja porque cuando sale reacciona rápidamente con el oxígeno del aire tomando ese rojo intenso característico.
• La mayoría de las transfusiones se centran en los glóbulos rojos, pero existen más tipos de transfusiones de sangre. En algunos casos, se aíslan las plaquetas para tratar enfermedades con problemas de coagulación como la hemofilia. También existen investigaciones para usar los anticuerpos de la sangre e inmunizar de manera temporal al receptor, algo especialmente útil en casos como el Covid19.

REFERENCIAS:

• Zeming, Kerwin Kwek, et al. “Microfluidic Label-Free Bioprocessing of Human Reticulocytes from Erythroid Culture.” Lab on a Chip, vol. 20, no. 18, Royal Society of Chemistry (RSC), Sept. 2020
• Brugnara, C. “Use of Reticulocyte Cellular Indices in the Diagnosis and Treatment of Hematological Disorders.” International Journal of Clinical and Laboratory Research, vol. 28, no. 1, Apr. 1998