Thursday, April 07, 2016


El hombre alga

El investigador Tomás Egaña está creando, con un equipo chileno-alemán de cirujanos, ingenieros y botánicos, materiales que causan incredulidad: Hulk, la piel híbrida que diseñaron con microalgas, capaz de producir oxígeno para regenerar tejidos humanos, está cerca de su primera prueba clínica. Si funciona, le gusta decir, sería el principio del homo fotosintético.
Por Nicolás Alonso //Ilustración: Vicente Reinamontes Febrero 12, 2016

Lo que va a decir el investigador Tomás Egaña, apenas se siente en este cuarto blanco y vacío del nuevo Instituto de Ingeniería Biológica y Médica de la Universidad Católica, es que, en último término, todo lo que están haciendo, el proyecto que tiene a una veintena de cirujanos plásticos, botánicos, ingenieros eléctricos y estudiantes de doctorado de Alemania y de Chile trabajando contra el tiempo, que el próximo año podría tener su primera prueba en humanos en la Universidad de Valparaíso o en la Universidad Técnica de Múnich, que acaba de financiar Corfo con 220 millones y que ha levantado capitales privados en Santiago y California, no es más que una vieja, repetida idea.

Una idea tan obvia como que los humanos pudieran volar o respirar bajo el agua, pero más interesante, y más difícil: ¿Qué pasaría si los seres humanos pudieran hacer fotosíntesis? Es decir, qué pasaría si un hombre pudiera recibir la luz del sol, y con ella generar oxígeno, lo que sólo pueden hacer de forma natural las plantas, algunas bacterias y un par de moluscos poco conocidos. Y de forma artificial, unos cuantos ratones, peces y chanchos que viven o han vivido en su laboratorio.
—Nosotros hablamos de homo fotosintético. Una idea que siempre ha estado dando vueltas en la ciencia ficción, en el propio Superman, que consigue su energía de la luz del sol. Claro que no existía la tecnología necesaria para transformar este homo fotosintético en realidad.

—¿Ahora sí?
—Es lo que estamos haciendo.

El doctor Tomás Egaña, de 37 años y recién regresado al país luego de seis años dirigiendo el Laboratorio de Ingeniería de Tejidos de la U. Técnica de Múnich, abre su notebook y comienza a mostrar imágenes. Con su laboratorio en Chile aún en construcción y sus animales en Múnich, es lo que tiene a mano frente a la incredulidad natural que produce su ciencia. Mientras lo hace, cuenta que los cirujanos plásticos alemanes que trabajan con él al principio se reían en su cara cuando les explicaba lo que quería hacer. También que cuando mandó su primera publicación a Nature, le contestaron que revisara mejor, que era poco creíble. Y que la gente, en las conferencias a las que asiste como experto mundial en tejidos artificiales y cirugía reconstructiva, aún frunce el ceño.

—Y todo eso, claro, me lo tomo como algo bueno. Porque me reafirma que todo lo que hacemos es muy nuevo.
El científico sonríe y frente a él muestra la primera de sus patentes, la más importante: en el computador, una mano enguantada levanta con una pinza un tejido verde, gelatinoso, que podría ser un trozo de piel de un extraterrestre y que en cierta forma lo es: Hulk —de la sigla en alemán Hyperoxie Unter Licht Konditionierung (hiperoxia bajo condiciones de luz), una broma que lo divierte, aunque sabe que no lo ayuda—, una piel sintética diseñada en su laboratorio de Múnich, capaz de hacer lo que la piel animal no puede: recibir luz y producir oxígeno. Al menos cincuenta veces más oxígeno que el que tenían los animales en las heridas donde se la injertaron, según las mediciones que han hecho en ratones y cerdos, y que publicaron en 2014 y 2015 en dos papers sin precedentes en la revista norteamericana Acta Biomaterialia.

Lo que explicaban esos artículos era cómo ese tejido verde hecho con millones de microalgas y colágeno de vaca, la proteína fundamental de la piel, era capaz de generar oxígeno al recibir luz. Nada, como suele pasar en ciencia, que no existiera antes en la naturaleza. Específicamente en las profundidades de la costa oeste de Estados Unidos, donde vive el rarísimo elysia chlorotica, uno de los pocos plantimals conocidos, un molusco transparente que parece una hoja, porque absorbe toda su vida microalgas para alimentarse a través de fotosíntesis. Un misterio de tres centímetros que fue la inspiración de Tomás Egaña.
“Se cree que los seres humanos estamos optimizados, pero podríamos mejorarnos”, dice Egaña. “Google Glass apunta a lo mismo, pero nosotros queremos mejorar desde la biología, y enfocados en los casos patológicos, que son las batallas que de verdad me importa dar”.
Todos los plantimals conocidos hasta hoy son invertebrados, un puñado de hidras y moluscos fotosintéticos. Los primeros vertebrados serían los peces cebra que ellos han producido en su laboratorio con ingeniería genética, para que crezcan con microalgas en su interior, y hasta ahora, lo más cercano a un mamífero fotosintético son los ratones y cerdos que han curado sus heridas gracias al oxígeno producido con el injerto de capas de Hulk. Y ése es el punto: el oxígeno es el principal componente necesario para la regeneración del tejido animal, y las enfermedades crónicas causadas por la falta de éste, y en consecuencia por el mal funcionamiento de los vasos sanguíneos, no tienen un tratamiento efectivo. Un ejemplo es el pie diabético, que sufren 1,5 millones de personas al año en Estados Unidos, de las que 82 mil terminan amputadas. En Chile, el 12% de la población tiene o ha tenido heridas crónicas o quemaduras severas. El potencial de Hulk en esa área es lo que ha ido terminando con las risas.

—Los seres humanos tenemos una extrema dependencia del oxígeno de las plantas, que logramos transportar por nuestro cuerpo con el sistema cardiovascular. Pero cuando una úlcera crónica no cicatriza porque no le llega oxígeno, terminas amputado. Cuando tienes un infarto y se te revienta una arteria, a esa zona no le llega oxígeno y muere. En los trasplantes, los órganos mueren por falta de oxígeno. Esas son algunas de las condiciones donde lo que necesitarías es que tu tejido fuera capaz de producir su propio oxígeno. Pero no podemos. A la evolución lo que le importa es conservar la especie, no que te conserves tú.
Detrás de esa idea, el grupo chileno-alemán del doctor Tomás Egaña, un científico poco común, que no disimula el aburrimiento que le genera la ciencia básica frente a la posibilidad de inventar, y dice que los investigadores tienen la obligación social de solucionar problemas, hoy está tramitando siete patentes en Estados Unidos, Japón, Canadá y Europa, mientras afinan la primera prueba clínica en pacientes con pie diabético, cercanos de la amputación.

Si esa prueba funciona, dice el científico, podría generar una revolución en el tratamiento de las patologías asociadas a la hipoxia, la falta de oxígeno en la sangre. Un campo de investigación completamente nuevo.
Y un paso que la evolución no quiso dar.

MAMÍFEROS VEGETALES
De cierta forma, es raro que los seres humanos no seamos capaces de almacenar oxígeno. Con otras moléculas fundamentales no sucede lo mismo: cuando el cuerpo necesita calcio, lo sustrae del que ha acumulado en los huesos. Cuando necesita energía, echa mano de la que guardó en el tejido adiposo. Pero a excepción de algunos mamíferos marinos, como ballenas, delfines y focas, que pueden guardarlo en los músculos y estar horas bajo el agua, el resto de los animales no desarrollaron ningún mecanismo evolutivo al respecto. Tampoco desarrollamos fotosíntesis, que hubiera requerido, entre otras cosas, ser transparentes y estar expuestos todo el día a la luz, algo poco aconsejable para la supervivencia. Lo que creamos, en cambio, fue un sistema sofisticadísimo para captar el oxígeno que desechan plantas y algas a la atmósfera. Ese sistema, el cardiovascular, que se encarga de llevar el oxígeno a cada célula del organismo, es lo que nos permite vivir sobre la faz de la tierra, mientras haya plantas afuera abasteciéndonos con su fotosíntesis.

—Pero cuando el circuito falla, ya no nos sirve ese oxígeno porque no llega. Y entonces lo que planteamos es cómo podríamos acceder a esas plantas, pero dentro nuestro.

Esa idea es la base que mueve a todo el grupo de Egaña, hoy dividido entre la U. Técnica de Múnich y la U. Católica. En total son 25 investigadores, mayormente ingenieros en biotecnología, cirujanos, botánicos y expertos en algas, que están refinando un set de instrumentos para aplicar los principios de Hulk en distintos focos terapéuticos. Los más avanzados, ya patentados o en proceso de patente, son suturas —hilo para coser heridas—, hechas con microalgas y suministradoras de oxígeno ante la luz, con las que han tenido resultados positivos en regeneración. También están desarrollando vendajes para recubrir los injertos de Hulk, capaces de regular la cantidad de luz que pequeños focos Led aplicarán a la herida, en función de la cantidad de oxígeno que sus sensores detecten en los tejidos.

Las decenas de ratones y chanchos que han recibido los primeros injertos de Hulk han ido afinando el proceso hacia la prueba en humanos. En principio, ninguno ha rechazado la piel fotosintética ni ha presentado toxicidad o respuestas del sistema inmune, y han logrado mejorar la regeneración de sus tejidos. Pero el año pasado, en una prueba que inauguró la segunda etapa del proyecto y que publicaron en la prestigiosa Biomaterials, dieron un paso más allá: ocuparon una piel sintética con microalgas genéticamente modificadas para producir, además de oxígeno, VEGF, la proteína encargada del desarrollo de los vasos sanguíneos. Estos resultados, que mejoraron el funcionamiento de Hulk —las algas a los 14 días murieron por sí solas, dejando su trabajo a los nuevos vasos sanguíneos— corrieron la frontera de la tecnología: hoy están haciendo un catastro de algas chilenas, recogidas de ambientes extremos como salares o glaciares, para aumentar el tiempo de vida vegetal, e intentar secretar a través de ellas antibióticos, antiinflamatorios, factores cicatrizantes, o lo que sea que necesite el organismo para dar la pelea.

El proyecto se disparó en 2012, cuando Tomás Egaña fue a dar una conferencia al MIT sobre sus avances con Hulk, y dos emprendedores chilenos, Andrés Völker y Anil Sadarangani, entonces estudiantes de MBA en la U. de California, le ofrecieron montar una empresa para levantar fondos y transformar sus avances de laboratorio en tecnología. Egaña, que había estudiado con poco interés Ingeniería en Biotecnología Molecular en la Universidad de Chile, por ser a fines de los 90 una carrera poco práctica, y con menos interés aún el doctorado en Farmacología, se había ido a realizar su tesis en la U. de Lübeck, en Alemania, con el influyente cirujano reconstructivo Hans-Günter Machens. Allí había decidido realizarla en la creación de una piel sintética capaz de inducir la formación de vasos sanguíneos, el santo grial de la ingeniería de tejidos, pero en la U. de Chile se la rechazaron por ser demasiado aplicada y “poco científica”. Luego de hacer dos tesis, una teórica para la universidad, y la otra, la que le importaba, para sí mismo, se movió a la U. Técnica de Múnich, donde le pidieron que creara un laboratorio de tejidos. Los siguientes tres años, tras ganar un proyecto conjunto con la U. de California en Davis por cuatro millones de dólares, los dedicó a estudiar el uso de células madres troncales en regeneración de tejidos, la terapia que intentaban la mayoría de sus colegas, pero en 2011 se le ocurrió la idea que haría girar su carrera: si lo que quería era fomentar la formación de vasos sanguíneos que llevaran más oxígeno a los tejidos, por qué no intentar que los tejidos lo generaran por sí mismos.
—Pensé: qué células podemos usar para producir oxígeno... ¡Chucha, las plantas! Primero probamos espinacas, pero era complejo cultivarlas, y luego encontramos las microalgas. Si lo piensas, era muy obvio, pero es como los trucos de magia, es obvio cuando te lo cuentan. El botánico ha trabajado toda su vida modificando algas y sabe qué hacen, y el cirujano sabe para qué podría servir eso, pero no interactúan. Por eso necesitas alguien pensando en inventar. Ése es mi trabajo. Y mandar mails. Rara vez tomo una pipeta.

La empresa que armaron en California, SymbiOx Inc., que el año pasado ganó dos premios de emprendimiento en Estados Unidos y abrió una ronda de inversión, es la plataforma desde donde pretenden comercializar Hulk para el mercado de tratamiento de heridas crónicas, que en el mundo mueve US$ 35 mil millones de dólares al año. Pero Egaña dice que él no llegará a ese punto, porque lo aburre. Que si la prueba clínica que harán el próximo año funciona como esperan, puede que licencien la patente a alguna empresa con capacidad para hacer estudios a gran escala.

A él le interesan sus otros inventos, que hoy generan tanta incredulidad como la que generaba Hulk: está estudiando de qué forma aplicar sus microalgas en tumores cancerígenos para aumentar la potencia de la quimioterapia, que funciona en base a reacciones de oxígeno en las zonas afectadas. O cómo incorporar microalgas a órganos trasplantados para que resistan el proceso. O en qué cantidad inyectar en la sangre clorocitos, el nombre que le dan a sus “glóbulos verdes”, para que produzcan oxígeno y regeneren la sangre sin necesidad de hacer grandes transfusiones. O la pregunta mayor, aunque por ahora sea sólo ciencia ficción:¿qué pasaría si pudieran implantar algas a los pulmones para que generen su propio oxígeno?
—Se cree que los seres humanos estamos optimizados, pero podríamos mejorarnos. ¿Por qué no tenemos cuatro brazos, o por qué no hay animales con ruedas? Porque no, nomás. No es que seas lo mejor que puedes ser. Google Glass apunta a lo mismo, pero nosotros queremos mejorar desde la biología, no desde la robótica, y enfocados en los casos patológicos, que son las batallas que de verdad me importa dar.

Cuando dice esas cosas, han pasado dos días desde que dos perros le mordieron una pierna en La Vega, pero no tenía su piel vegetal en el país para probar cómo hubiera funcionado. El año pasado, una quemadura con café hirviendo en el brazo lo pilló de vacaciones, lejos de sus injertos. Pero si vuelve a suceder, dice, no dudará: será el primer ser humano en aplicarse un injerto de Hulk en su propio cuerpo.
Si todo funciona como quiere que funcione, se convertirá en el primer homo fotosintético.

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