Cómo los científicos revivieron órganos en cerdos una hora después de su muerte

El oxígeno es el elixir de la vida. Detenga su flujo, durante un derrame cerebral, un ataque cardíaco o la muerte, y los tejidos del cuerpo responderán en una tormenta biológica que eventualmente los llevará a la muerte.

No es bueno para los trasplantes de órganos. La mayoría de los órganos donados luchan por sobrevivir más allá de la muerte. Privados de oxígeno, pierden rápidamente su función. Las células se convierten en gotas hinchadas y ácidas que gotean y dañan a sus vecinas. El sistema inmunitario se acelera, bombeando una mezcla mortal de hormonas y sustancias químicas inmunitarias que envían al cerebro y al sistema inmunitario a hiperimpulso, dañando la mayoría de los órganos en el proceso. En otras palabras, una vez que llega la muerte, no hay vuelta atrás.

¿O está ahí?

Un nuevo estudio in Naturaleza sugiere que podría haber. Usando un sistema de circulación externa, un equipo de científicos revivió parcialmente órganos en cerdos horas después de su muerte. El sistema, denominado OrganEx, funciona como un sistema circulatorio alternativo. En lugar de sangre, bombea un sustituto sintético para engañar al cuerpo haciéndole creer que todavía está algo vivo.

Para ser claros, los científicos no crearon zombis porcinos. Aunque la receta de reemplazo de sangre ayudó a preservar parte del tejido cerebral, no reactivó ninguna actividad eléctrica coordinada en las neuronas. En otras palabras, es muy poco probable que los cerdos recuperaran el conocimiento durante el procedimiento. Pero otros órganos corporales recibieron un impulso potencial para una segunda vida. Las células del corazón, el hígado y los riñones se repararon a sí mismas en base a múltiples análisis moleculares.

El objetivo no es construir un Frankenstein de la nueva era. Más bien, es para ayudar con el actual trasplante de órgano escasez y emergencias de salud causadas por la restricción del flujo sanguíneo. “El logro apunta a formas de mejorar los trasplantes y el tratamiento de accidentes cerebrovasculares y ataques cardíacos”, escribí Dr. Robert Porte de la Universidad de Groningen en los Países Bajos, que no participó en el estudio.

No es la primera incursión del equipo en revivir órganos muertos. De vuelta en 2019, desencadenaron actividad cerebral en cerdos cuatro horas después de su muerte, lo que provocó una tormenta de fuego sobre cómo definir la muerte. "Durante la mayor parte de la historia humana, la muerte fue muy simple... ahora, tenemos que cuestionar qué es irreversible". dijo Dr. Christof Koch, presidente y científico jefe del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro en ese momento.

“Este es un estudio verdaderamente notable e increíblemente significativo. Demuestra que después de la muerte, las células de los órganos de los mamíferos (incluidos los humanos), como el cerebro, no mueren durante muchas horas”. dijo Dr. Sam Parnia de la Universidad de Nueva York, que no participó en el estudio.

Reiniciar el cerebro

Los primeros fragmentos de la muerte no son bonitos. Cuando las células se ven privadas de oxígeno, sus procesos moleculares internos se vuelven patas arriba. El proceso se denomina isquemia, lo que significa falta de sangre que normalmente transporta oxígeno. Como un valle de cultivos sin agua, es una mala señal: una isquemia en el corazón puede desencadenar un infarto; al cerebro, un derrame cerebral.

La solución debería ser fácil. Agregue más oxígeno a las células, como el agua a los cultivos, y deberían animarse de inmediato.

No exactamente. Con prueba y error, los científicos se dieron cuenta de que bombear tejido privado de oxígeno (por ejemplo, un cerebro o un corazón) con sangre rica en oxígeno causa más, lesión. Es como regar de repente un cactus seco y pudrir sus raíces.

Todavía no estamos muy seguros de por qué sucede esto, pero los científicos han estado elaborando ideas. Un primer avance del mismo equipo se produjo en 2019, cuando desarrollaron una técnica llamada BrainEx para ayudar a restaurar algunas funciones neuronales en 32 cabezas de cerdo después de 6 horas sin oxígeno. Al bombear un líquido conservante calentado en las arterias del cerebro, las células cerebrales mostraron actividades metabólicas normales y mantuvieron su estructura, que normalmente colapsaría con la muerte. Las neuronas individuales también se activaron con ráfagas eléctricas, pero los cerebros no mostraron ningún signo de actividad neuronal sofisticada o conciencia.

Sin embargo, los resultados generaron una idea para el autor del estudio, el Dr. Nenad Sestan, de la Universidad de Yale. El cerebro es un órgano excepcionalmente delicado susceptible a la falta de oxígeno. Si podemos reiniciarlo de alguna manera, ¿por qué no hacer lo mismo con los órganos de todo el cuerpo?

“Si puede recuperar alguna función en el cerebro de un cerdo muerto, también puede hacerlo en otros órganos”, dijo. dijo.

Todo, en todas partes, todo a la vez

Retrocedamos.

Al morir, el corazón deja de bombear. Esto significa que todos los tejidos carecen de oxígeno y nutrientes, e incluso después de la reperfusión con sangre, se marchitan. Sus membranas protectoras se rompen. Los órganos pierden su integridad estructural.

El truco para mantener el tejido saludable es un líquido especial llamado perfusión crioprotectora. Piense en ello como un batido increíblemente nutritivo que va directamente a la circulación sanguínea. O oro líquido biológico. Los autores tienen una receta: Hemopure, una sustancia química que imita las proteínas de los glóbulos rojos para ayudar a transportar oxígeno; productos químicos para proteger contra los coágulos de sangre; y una gran cantidad de nutrientes para proteger las células contra el daño.

Pero proteger todo el cuerpo es un trabajo mucho más grande que simplemente preservar alguna función neuronal. En el nuevo estudio, los autores hicieron algunos ajustes a su receta. Uno de los principales fue agregar componentes que ayudan a mantener el sistema inmunológico bajo control. Otro fue una aspersión de electrolitos para ayudar a teñir los tejidos y cambiar el tipo de antibióticos. Llamaron a su nueva tecnología OrganEx.

Para transfundir la "sangre artificial", el equipo instaló un sistema automatizado que bombea el perfundido al torrente sanguíneo de los cerdos. Todos habían muerto de un paro cardíaco una hora antes y no tenían pulso. El equipo enfrentó su sistema OrganEx con el estándar de oro de atención (ECMO, o una máquina de oxigenación por membrana extracorpórea) que los hospitales usan como un intento de avemaría para las personas que luchan con el oxígeno, por ejemplo, Covid-19.

Seis horas más tarde, comprobaron los resultados. ECMO no pudo proporcionar oxígeno adecuadamente a todos los órganos. Algunos de los vasos sanguíneos más pequeños se habían colapsado. Por el contrario, los animales tratados con el sistema OrganEx tuvieron pocos problemas con los electrolitos o la acidez, que son problemas comunes con las células en descomposición. Profundizando más, tres tipos de células cerebrales parecían conservarse mejor en la corteza prefrontal (una región del cerebro en la parte delantera de la cabeza importante para el razonamiento y otras funciones ejecutivas).

Yendo más allá del cerebro, el equipo luego probó OrganEx en una gran cantidad de órganos corporales, como el corazón, los pulmones, el hígado, riñonesy páncreas. El sistema pareció reactivar la circulación, con el flujo de oxígeno a los tejidos del cuerpo. Algunas partes de los órganos absorbieron glucosa, un tipo de célula de azúcar que se usa a menudo para el metabolismo. Los hígados de los cerdos tratados con OrganEx también bombearon una proteína normal, a diferencia de los tratados con ECMO. La programación genética de las células también volvió a la vida, aumentando los genes involucrados en la reparación y restauración celular.

“Bajo el microscopio, era difícil diferenciar entre un órgano sano y uno que había sido tratado con la tecnología OrganEx después de la muerte”, dijo autor del estudio Dr. Zvonimir Vrselja.

Si no puedes decirlo, ¿importa?

Sí, lo hace. Aunque OrganEx ayuda a revitalizar los órganos de los cerdos, está lejos de que un animal muerto vuelva a la vida. Más bien, sus órganos estaban mejor protegidos de los bajos niveles de oxígeno, que ocurren durante ataques cardíacos o accidentes cerebrovasculares.

“Uno podría imaginar que el sistema OrganEx (o sus componentes) podría usarse para tratar a esas personas en una emergencia”, dijo Porte.

La tecnología también podría ayudar a preservar los órganos de donantes, pero queda un largo camino por recorrer. Para el Dr. Brendan Parent, director de investigación de políticas y ética de trasplantes en la Escuela de Medicina Grossman de la NYU, OrganEx puede forzar un replanteamiento del campo. Por ejemplo, ¿es posible que alguien tenga órganos periféricos en funcionamiento pero nunca recupere la conciencia? A medida que se desarrolla la tecnología médica, la muerte se convierte en un proceso, no en un momento.

"Esta situación se conoce en las comunidades médicas como el 'puente a ninguna parte', y ya se ha vuelto más común con el aumento del uso de ECMO en ECPR [reanimación cardiopulmonar extracorpórea]", escribí Padre.

Por ahora, el estudio sugiere que los tejidos y órganos tienen una capacidad sorprendente para regenerarse después de haber sido privados de sangre. “En general, se necesitará una mayor optimización y expansión de nuestra tecnología para comprender completamente sus efectos más amplios sobre los tejidos isquémicos y la recuperación”, dijeron los autores.

Crédito de la imagen: David Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy, Shupei Zhang; Laboratorio Sestan; Escuela de Medicina de Yale. OrganEx restaura las funciones de los tejidos una hora después de la muerte; los riñones recuperan su estructura.