El futuro de la medicina es la investigación en el espacio

La producción masiva de células madre, la creación de modelos avanzados de enfermedades o la ampliación las capacidades de bioimpresión 3D son solo algunas de aplicaciones médicas que muy pronto podrían empezar a desarrollarse en gravedad 0.

La astronauta de la NASA Kate Rubins examina muestras de células cardíacas en la ISS.

La astronauta de la NASA Kate Rubins examina muestras de células cardíacas en la ISS.

Foto: NASA

30 de diciembre de 2021, 18:00 | Actualizado a

Como todo nuevo lugar conquistado, el espacio es un entorno lleno de posibilidades. De hecho fuera de nuestro planeta se han desarrollado múltiples ideas como la minería espacial para la extracción de tierras raras, helio 3, deuterio, o cualquier otra materia prima valiosa para el ser humano en satélites como la Luna.

Sin embargo no deja de ser cierto que el espacio es un lugar lleno de posibilidades, y a veces tan solo es necesario contar con el conocimiento y la tecnología necesarias para empezar a explotarlas, una oportunidad que parece haber llegado en el campo de la medicina. Así al menos queda reflejado en nuevo artículo que bajo el título Biomanufacturing in Low Earth Orbit for Regenerative Medicine se publica en la revista especializada Stem Cell Reports, en el que científicos del hospital Cedars-Sinai de Los Angeles han puesto de manifiesto el gran potencial de la microgravedad para facilitar una rápida producción de células madre que podrían contribuir a los avances que salven millones de vidas en la Tierra durante las próximas décadas.

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El nuevo trabajo expone las grandes oportunidades clave discutidas durante el Simposio de Biofabricación en el Espacio del año 2020 para expandir la fabricación de células madre en el espacio, y destaca que la biofabricación —un tipo de producción de células madre que emplea tanto materiales biológicos como microbios para producir sustancias y biomateriales para su uso en aplicaciones preclínicas, clínicas y terapéuticas— puede ser mucho más productiva en condiciones de microgravedad.

“Descubrimos que los vuelos espaciales y la microgravedad proporcionan un entorno óptimo para la biofabricación porque confiere una serie de propiedades muy especiales a los tejidos y procesos biológicos que pueden ayudar a producir en masa células u otros productos de una manera irreplicable en la Tierra”, explica el biólogo especializado en células madre, Arun Sharma, científico investigador y director de un nuevo laboratorio en el Instituto de Medicina Regenerativa, el Instituto Smidt para el Corazón y el Departamento de Ciencias Biomédicas de Cedars-Sinai. “Las últimas dos décadas han visto avances notables en la medicina regenerativa así como avance exponencial en las tecnologías espaciales que permiten explorar nuevas oportunidades en el mercado espacial”, añade.

Células madre humanas

Células madre humanas

Cocultivo de macrófagos humanos -azul- con células madre mesenquimales humanas -verde- en un andamio de hidrogel tridimensional durante 15 días.

Foto: Stanford University Photo/Monica Lopez / Stuart Goodman

Así, según el estudio, los asistentes al simposio identificaron hasta 50 oportunidades comerciales potenciales basadas en la biofabricación en el espacio de las cuales las más prometedoras se clasificaron en tres categorías: la modelización de enfermedades, la biofabricación y la obtención de productos derivados de células madre.

Una nueva perspectiva de la enfermedad

La modelización de enfermedades es utilizada por los científicos para estudiar tanto enfermedades como posibles tratamientos mediante la replicación de estructuras de función completa, ya sea utilizando células madre, organoides -es decir, estructuras 3D en miniatura cultivadas a partir de células madre humanas que se asemejan al tejido humano- u otros tejidos.

Los investigadores han descubierto que una vez que el cuerpo está expuesto a condiciones de baja gravedad durante períodos prolongados, experimenta una pérdida ósea y un envejecimiento acelerados. Al desarrollar modelos de enfermedades basados ​​en este rápido proceso de envejecimiento, los científicos pueden comprender mejor los mecanismos que afectan tanto a este como a la progresión de una enfermedad.

“Este trabajo no solo puede ayudar a los astronautas, sino que también puede llevarnos a fabricar estructuras óseas o musculares que podrían aplicarse a enfermedades como la osteoporosis u otras formas de envejecimiento óseo acelerado y desgaste muscular que las personas experimentan en la Tierra”, especifica Sharma.

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Órganos impresos en el espacio

Otro tema muy discutido en el simposio fue el relatico a la biofabricación, en la cual divergen diferentes procesos cuya finalidad es producir diferentes tipos de tejidos vivos u órganos. Por ejemplo, en la actualidad, la bioimpresión 3D es una de las tecnologías centrales de biofabricación.

Un problema importante con la producción de estos materiales en la Tierra tiene que ver con la densidad inducida por la gravedad de los tejidos y órganos resultantes, lo que dificulta que las células se expandan y crezcan. En ausencia de gravedad en el espacio, no obstante, los científicos tienen la esperanza de poder usar la impresión 3D para imprimir productos de propiedades y formas únicas, como organoides o tejidos cardíacos, de una manera que no se puede replicar en la Tierra.

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Células madre: la madre del cordero

El tema central del simposio fue sin lugar a dudas la producción de células madre y cómo la microgravedad influye en algunas de sus propiedades fundamentales. Algunas de estas propiedades incluyen la potencialidad de las células madre de convertirse en cualquier otro tipo de célula o la capacidad de regenerarse a sí mismas.

La astronauta Peggy Whitson realiza un experimento en microgravedad con células madre cardíacas

La astronauta Peggy Whitson realiza un experimento en microgravedad con células madre cardíacas

Foto: NASA

Comprender algunos de los efectos de los vuelos espaciales en las células madre puede conducir potencialmente a mejores formas de fabricar un gran número de células en ausencia de gravedad y es por ello que junto con laNASA y el contratista privado Space Tango, los científicos de Cedars-Sinai enviarán células madre al espacio a principios del próximo año. Su objetivo será probar si es posible producir grandes lotes de ellas en un entorno de baja gravedad.

“Si bien todavía estamos en la primera fase de algunas de estas investigaciones, lo que proponemos en nuestro trabajo ya no pertenece al ámbito de la ciencia ficción”, declara Sharma. “En los próximos 5 años podríamos tener un escenario en el que células o tejidos que se puedan fabricar de una manera que simplemente no es posible aquí en la Tierra. Y creo que es muy emocionante".

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