Sangre artificial, así es la alternativa a la sangre humana

A pesar de que cada vez hay más donantes de sangre, los científicos continúan investigando para encontrar sustitutos de la sangre a los que recurrir en una emergencia y que podrían salvar muchas vidas en caso de catástrofe, accidente, en zonas rurales donde las ambulancias tardan en llegar, o en zonas en guerra. Disponer de sangre para realizar transfusiones en este tipo de situaciones es clave para la supervivencia de las víctimas, sin embargo, el preciado líquido rojo que corre por nuestras venas necesita mantenerse refrigerado tras la donación y su vida útil es de solo 42 días.

Allan Doctor, un médico-investigador de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland (UMD), en EE.UU., se propuso vencer estos inconvenientes y en 2016 creó un tipo de sangre artificial en polvo experimental que bautizó como ErythroMer y que obtuvo buenos resultados en sus primeras pruebas con ratones. El año pasado la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), una agencia del Departamento de Defensa de Estados Unidos responsable del desarrollo de nuevas tecnologías para uso militar, anunció una subvención de 46 millones de dólares a un consorcio liderado por la UMD para impulsar el desarrollo de un sustituto de sangre entera estable basándose en ErythroMer, por lo que tal vez no falte mucho para que podamos disponer de un sustituto de la sangre humana. Te contamos en qué consiste la sangre artificial y por qué el ejército norteamericano invierte un dineral en su investigación.

Cómo es la sangre artificial

Cuando alguien comienza a sangrar por un corte u otra herida menor, el plasma y las plaquetas de la sangre se ponen en marcha para coagular y cerrar la abertura y nuestro organismo comienza a reemplazar de inmediato los glóbulos rojos y la hemoglobina perdidos por otros nuevos. El problema se produce cuando el individuo sufre un traumatismo grave en el que la coagulación no funciona y hay dificultades para reemplazar los glóbulos rojos al mismo ritmo en que se están perdiendo.

“Cada glóbulo rojo es como un pequeño termostato que pregunta constantemente: ‘¿Hay suficiente oxígeno? ¿No? Bueno, pongamos un poco más de sangre aquí’”, ha explicado Allan Doctor, que añade que para crear un tipo de sangre artificial que se parezca lo más posible a la sangre humana, el producto debe contener factores de coagulación y oxígeno. Esta sangre artificial resultaría muy útil en situaciones donde es difícil obtener sangre fresca, ya que podría administrarse rápidamente para mantener el flujo vital de oxígeno a los órganos hasta que el paciente fuese trasladado a un hospital.

ErythroMer está hecho de hemoglobina humana reciclada, la proteína en los glóbulos rojos que se encarga de transportar oxígeno desde los pulmones al resto del cuerpo, envuelta en una membrana que imita una célula diminuta. Es un polvo liofilizado que se puede usar durante años y se reconstituye simplemente mezclándolo con solución salina, disponible en cualquier lugar. Además, debería ser seguro para cualquier grupo sanguíneo, ya que su membrana no incluye las proteínas de superficie de los glóbulos rojos que generan incompatibilidades.

Los últimos datos de las pruebas realizadas en animales con este producto demostraron un aporte efectivo de oxígeno en ratones a los que se les reemplazó el 70% del volumen sanguíneo con ErythroMer, mientras que en los conejos a los que se les extrajo la mitad del volumen sanguíneo, la infusión de un líquido que contenía ErythroMer resucitó a los animales, como hace la sangre auténtica.

Doctor es un ferviente defensor de los portadores de oxígeno basados en hemoglobina (HBOC), como ErythroMer. A pesar de décadas de intentos fallidos para desarrollar un buen sustituto de los glóbulos rojos, ErythroMer, aunque aún se encuentra en pruebas preclínicas con animales, podría ser más duradero y versátil que la sangre real y Doctor espera realizar una prueba inicial de seguridad en humanos sanos pronto.

Por qué es tan difícil crear un sustituto de la sangre

Imitar la sangre es difícil: es una mezcla compleja de moléculas y células. Más de la mitad de nuestra sangre es plasma, un líquido amarillento compuesto de agua, proteínas y sales. El resto es materia celular, principalmente plaquetas, esenciales para la coagulación después de un corte o herida; glóbulos blancos, que combaten infecciones; y glóbulos rojos, que no solo dan color rojo a la sangre, sino que también transportan la hemoglobina que aporta oxígeno.

Los glóbulos rojos, producidos por la médula ósea a un ritmo de 2 millones por segundo, se regeneran cada 120 días. En cualquier momento, hay 30 billones de estas células recorriendo los 20.000 kilómetros de vasos sanguíneos del cuerpo. Dentro de un glóbulo rojo, hay unos 260 millones de moléculas de hemoglobina. Cada una de estas proteínas globulares tiene un complejo de hierro llamado heme en el centro, que captura oxígeno y da a los glóbulos rojos su color.

El programa de Soluciones Aplicables para Hemorragias con Productos de Reanimación Bioartificial (FSHARP) de DARPA también busca desarrollar plaquetas sintéticas y plasma liofilizado, pero el objetivo principal es imitar al poderoso portador de oxígeno de la sangre y Doctor y su equipo en Baltimore, que incluye la empresa emergente de biotecnología KaloCyte, se centran específicamente en la creación de glóbulos rojos artificiales.

Los primeros portadores de oxígeno basados en hemoglobina (HBOC) intentaron copiar la estructura polimérica de la hemoglobina, pero sin una membrana. Sin embargo, la hemoglobina es una molécula complicada y tóxica para los tejidos y vasos. Lleva oxígeno, un agente oxidante destructivo en el lugar equivocado. “No puedes simplemente inyectar [hemoglobina] en el torrente sanguíneo”, ha señalado Doctor.

Otros proyectos para crear sangre artificial

A lo largo del siglo pasado, los pacientes que recibieron sustitutos de la sangre hechos de hemoglobina libre desarrollaron hipertensión, altas tasas metabólicas y pulsos acelerados. En los peores casos, estos productos provocaron ataques cardíacos y fallos renales, debido a un estrechamiento de los vasos sanguíneos desencadenado por la hemoglobina libre. Pero también hubo éxitos.

El HBOC más exitoso sin encapsular hasta la fecha es Hemopure, desarrollado en los 90 y que consiste en extraer hemoglobina de glóbulos rojos de vaca, purificarla para eliminar patógenos y enlazar químicamente cuatro proteínas como un tetrámero. Hemopure fue aprobado en Sudáfrica en 2001 para tratar la anemia perioperatoria, pero se ha usado principalmente cuando las transfusiones normales no eran una opción.

Sin embargo, un metaanálisis publicado en The Journal of the American Medical Association (JAMA) en 2008 concluyó que todos los productos HBOC eran intrínsecamente tóxicos para el corazón y que los pacientes tratados con ellos tenían un 30% más probabilidades de morir en comparación con recibir transfusiones convencionales, por lo que las pruebas se detuvieron, los inversores se asustaron y las empresas quebraron o dejaron de desarrollar HBOC.

La creación de Doctor no es el único intento de encapsular hemoglobina en lípidos para crear un sustituto viable de la sangre. En Japón, un equipo dirigido por el químico Hiromi Sakai de la Universidad Médica de Nara ha desarrollado vesículas de hemoglobina (HbVs) y un ensayo de seguridad en hombres en 2020 mostró resultados alentadores, con efectos secundarios leves. Otros enfoques innovadores para reemplazar glóbulos rojos también se están explorando. La empresa Hemarina está desarrollando un producto basado en hemoglobina de gusanos marinos.

Incluso en España, a principios de 2023, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) anunció su participación en SynEry, un proyecto europeo cuyo objetivo es desarrollar para el 2026 una tecnología, escalable y a demanda, para obtener un sustituto artificial de la sangre, mediante el diseño de glóbulos rojos sintéticos.

Los científicos e investigadores del Centro de Transporte de Oxígeno en Sangre y Hemostasia (CBOTH) de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland esperan tener éxito donde otros han fracasado: crear un sustituto de sangre artificial que pueda liofilizarse, almacenarse a temperatura ambiente y usarse instantáneamente en el campo cuando la sangre humana donada escasea o está totalmente ausente. Los líderes de este proyecto también confían en que la sangre artificial transforme el cuidado de las heridas y prevenga el sangrado incontrolado, la causa más común de muertes evitables en pacientes con traumatismos graves.