Laboratorio de Baltimore lidera esfuerzos para crear sangre artificial

Científicos e investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland están desarrollando un sustituto de la sangre liofilizada que se puede utilizar instantáneamente en el campo.

Dr. Allan Doctor en su laboratorio del Centro de Hemostasia y Transporte de Oxígeno en Sangre de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland en Baltimore. (Cortesía de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland)

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En una pequeña sala de laboratorio sin ventanas, la temperatura es de unos fríos 40 grados Fahrenheit. Las máquinas ruidosas zumban y un líquido rojizo fluye a través de columnas transparentes en forma de tubos que llegan hasta el techo.

El líquido rojizo es sangre humana.

"Comenzamos con la hemoglobina", explica el Dr. Allan Doctor. "Lo que obtenemos de las unidades de sangre caducadas es que su vida útil ha expirado y no se pueden administrar a las personas".

La hemoglobina es una proteína de los glóbulos rojos que transporta oxígeno a los tejidos y órganos del cuerpo.

El médico, profesor de pediatría y bioingeniería, señala las columnas transparentes unidas a una máquina.

“Esto nos permite separar sólo la hemoglobina de las células rotas. Lo purificamos y lo recogemos básicamente en una botella como ésta”, dice, sosteniendo un frasco.

Al final del pasillo, en un refrigerador mediano, otras botellas y vasos de precipitados de varios tamaños contienen diferentes cantidades de líquido: algunos de un rojo rubí oscuro, otros de un tono fresa más claro.

Los científicos e investigadores del Centro para el Transporte de Oxígeno en Sangre y Hemostasia (CBOTH) de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland en Baltimore esperan tener éxito donde otros han fracasado: crear un sustituto de la sangre artificial que pueda liofilizarse y almacenarse a temperatura ambiente. , y se utiliza en un instante en el campo cuando la sangre humana donada es escasa o totalmente ausente.

Los líderes del proyecto dijeron que esperan que la sangre artificial remodele el cuidado de las heridas y prevenga el sangrado incontrolado, la causa más común de muertes evitables en traumatismos.

"Lo que necesitamos es algo que sea estable", dijo Doctor, director de CBOTH. "Algo que sea duradero y que pueda usarse en una ambulancia para que no se arruine si lo sacas del refrigerador por unas horas".

Cada dos segundos, una persona en Estados Unidos necesita sangre y plaquetas donadas, según la Cruz Roja Estadounidense. Pero sólo alrededor del 3% de los estadounidenses hacen donaciones en un año determinado.

La sangre donada debe mantenerse fría. Una vez sacado del frigorífico hay que utilizarlo en unas horas o caducará. E incluso en perfectas condiciones, la sangre humana donada sólo dura unos 42 días en un banco de sangre.

Es por eso que la mayoría de las ambulancias o los médicos de combate del ejército no llevan sangre consigo todo el tiempo. Las bolsas de sangre liofilizada que podrían usarse mezcladas con un poco de agua significarían opciones nuevas y más fáciles, dijo Doctor.

"Se estima que habría miles de soldados perdidos en el conflicto de Afganistán que estarían vivos ahora si hubiéramos podido darles transfusiones en el lugar de la herida", dijo. "Eso significa que un médico, que corre con una unidad de campo, tiene la sangre en su mochila y cuando alguien resulta herido, puede arrastrarse hacia él y dársela de inmediato".

El doctor y su equipo en Baltimore, que incluye a la nueva empresa de biotecnología KaloCyte, se centran específicamente en la creación de glóbulos rojos artificiales.

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Los seres humanos tenemos billones de glóbulos rojos y su trabajo es capturar el oxígeno que respiramos hacia nuestros pulmones y llevarlo a todos nuestros tejidos y órganos.

“Cada glóbulo rojo es como un pequeño termostato que pregunta constantemente: '¿Hay suficiente oxígeno? ¿No? Bueno, pongamos un poco más de sangre aquí'”, dijo el doctor.

Cuando alguien comienza a sangrar, ya sea por un corte con papel u otra lesión menor, el plasma y las plaquetas en la sangre trabajan para coagular y cerrar la abertura. El cuerpo inmediatamente comienza a reemplazar los glóbulos rojos y la hemoglobina perdidos por otros nuevos.

Pero durante un traumatismo grave, como heridas de bala, explosiones o lesiones por aplastamiento, es posible que la coagulación no funcione y que el cuerpo tenga dificultades para reemplazar los glóbulos rojos tan rápido como los pierde.

Para crear un verdadero sustituto de la sangre artificial que se parezca mucho a la sangre humana, el doctor dijo que el producto debe contener factores de coagulación y oxígeno.

Mientras Doctor y su equipo trabajan con glóbulos rojos, investigadores de otras universidades e instituciones de todo el país están trabajando en el desarrollo y refinamiento de plasma, plaquetas y otros componentes liofilizados que eventualmente se combinarán.

"Es como si necesitáramos hacer un avión", dijo el doctor, "y hay gente aquí fabricando un motor, aquí haciendo un ala y aquí haciendo ruedas, pero nadie intenta montarlo todo".

Hasta ahora.

El proyecto está financiado con 46 millones de dólares de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, o DARPA, del Departamento de Defensa de Estados Unidos. Los investigadores tienen un estricto cronograma de cinco años para crear algo que no solo funcione, sino que también pueda fabricarse rápidamente.

El laboratorio de Baltimore se compone de un laberinto de diferentes salas, cada una designada para un paso diferente en la creación de glóbulos rojos liofilizados.

En primer lugar, los científicos tienen que crear la sustancia para la membrana celular, que producirán a partir de grasas y células humanas.

"Hay alrededor de cinco o seis tipos diferentes de grasas que forman la membrana", dijo el doctor. "Los ponemos en disolventes orgánicos como un alcohol y luego los liofilizamos aquí y con cada uno de ellos se producirá un lote de glóbulos rojos artificiales".

En otra sala, el equipo utiliza máquinas y dispositivos para formar las membranas y llenar las células con hemoglobina purificada y otros componentes.

“Cuando la grasa se mezcla con el agua, quiere formar una burbuja”, explicó el doctor. "Cuando hace eso, atrapa el líquido en el interior, por lo que básicamente hacen globos de agua de forma automática".

Las células artificiales rellenas pasan por una larga serie de pruebas para garantizar que tengan la forma y el tamaño correctos (50 veces más pequeños que los glóbulos rojos humanos normales) y que tengan la rigidez adecuada antes de liofilizarse para obtener un polvo rojo.

"Eventualmente, estará en una bolsa y simplemente agrega agua y listo, hay sangre", dijo el doctor. "Ahora estamos demostrando seguridad y eficacia en una serie de modelos animales para que podamos obtener permiso de la FDA para probarlo en humanos".

Aún faltan varios años para los ensayos en humanos, pero el Doctor dijo que es optimista de que llegarán allí.

Por ahora, piensa en todas las diferentes formas en que algún día podría usarse la sangre artificial: para equipar a los médicos en el campo, para crear depósitos de suministros de respaldo para eventos con víctimas masivas, para abastecer mejor los hospitales y centros de salud, y más.

“También está la luna, los cruceros, los viajes espaciales u otros lugares realmente exóticos donde no se pueden realizar transfusiones. No se puede llevar sangre a Marte”, dijo el doctor riendo. "Entonces, para que los viajes espaciales tengan éxito, necesitamos tener algo como esto".

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Nicole Leonard es reportera de salud y ciencia de WHYY News.