Novedoso método de criopreservación reduce toxicidad

Un nuevo estudio describe cómo el modelamiento matemático puede avanzar la criopreservación libre de hielo, como la vitrificación, allanando el camino para la preservación optimizada del tejido y los órganos. 

 

Investigadores del Universidad Estatal de  Oregon (OSU; Corvallis, EUA) y la Universidad del Norte de Illinois (DeKalb, EUA) diseñaron un método matemático para identificar y modificar procedimientos de equilibrio con el agente crioprotector (ACP) mínimamente tóxico. Para hacer eso, primero desarrollaron una función de costo de toxicidad dependiente de concentración y temperatura exponiendo las células endoteliales a un rango de concentraciones de glicerol a 21 °C y 37 °C, y ajustando los datos de viabilidad resultantes a un modelo de muerte celular de primer orden.

 

La función del costo de la toxicidad resultante fue entonces minimizada numéricamente para establecer una rutina de optimización con restricciones hechas para minimizar el daño celular durante el procedimiento de criopreservación, una rutina que incluye exponer inicialmente las células endoteliales adherentes a una concentración baja de crioprotector, y luego dar tiempo para que las células se hinchen. Después del estado de hinchamiento, la muestra de tejido puede ser vitrificada rápidamente añadiendo una concentración alta de ACP, resultando en mucha menos toxicidad general. 

 

Los investigadores entonces realizaron pruebas de laboratorio usando la rutina de procedimiento óptimo predicha, y tuvieron éxito en obtener 81% de recuperación celular después de la exposición a las soluciones de vitrificación, como también la vitrificación fue exitosa con enfriamiento relativamente lento y tasas de calentamiento de 50°C/min y 130 °C/min. En comparación, tejidos celulares similares que se sometieron a procedimientos convencionales de equilibrio con ACP convencional de múltiples pasos resultaron en rendimientos mucho más bajos, de solo aproximadamente el 10%. El estudio fue publicado el 5 de Noviembre de 2015, en PLOS One.

 

“El mayor problema individual y factor limitante en la vitrificación es la toxicidad del crioprotector, y esto ayuda a manejar eso”, dijo el profesor asociado Adam Higgins, PhD, de la Escuela de Ingeniería Química, Biológica y Ambiental en la OSU. “El modelo también debe ayudarnos a identificar crioprotectores menos tóxicos, y finalmente abre la puerta a la vitrificación de tejidos más complejos, y quizás órganos completos”.

 

“Pueden ser posibles muchas más aplicaciones de vitrificación, especialmente a medida que progrese en el futuro avanzando rápidamente el campo de la regeneración tisular, en la que las células madre puedan usarse para producir tejidos nuevos o incluso órganos”, concluyó el Dr. Higgins. “Los tejidos pueden hacerse en cantidades pequeñas y luego ser almacenadas hasta que se necesite el trasplante; los órganos que sean usados para los trasplantes pueden ser preservados rutinariamente hasta que se encuentre una compatibilidad inmunológica precisa para su uso. Conceptualmente, una persona puede aún producir un corazón o hígado de repuesto de sus células madre y preservarlos por medio de la vitrificación.”.

 

La criopreservación es un proceso en el cual células, tejidos completos, o cualquier otra sustancia susceptible de daño causada por la reactividad química o el tiempo son preservadas por enfriamiento a temperaturas por debajo de cero con el fin de detener la actividad enzimática. Por defecto debería considerarse que la criopreservación altera o compromete la estructura y la función de las células, a menos que se demuestre lo contrario para una población particular de células                                                   .

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