Inicio / Tecno / La gran aventura científica de crear un corazón bioartificial humano

La gran aventura científica de crear un corazón bioartificial humano

El "asesino" número uno mundial de los seres humanos es el infarto agudo de miocardio (más conocido como "ataque al corazón"). Nada mata a más gente, ya sean a hombres o a mujeres. De hecho, se calcula que una de cada 4 personas morirá por esta causa. En Estados Unidos, alguien muere por un ataque al corazón cada 40 segundos. Mientras tanto, en España, alrededor de 15.000 personas mueren por esta causa cada año. Lejos de disminuir, estas cifras se incrementarán aún más a lo largo del tiempo debido al envejecimiento progresivo de la población occidental.

Cuando lo que se necesita es un nuevo corazón

Los avances en los tratamientos farmacológicos y quirúrgicos han conseguido mejorar considerablemente el pronóstico tras un infarto. Sin embargo, salvo los trasplantes de corazón, los tratamientos médicos son paliativos y no curativos. ¿Por qué? Porque una vez que una región del corazón se ha muerto, este tejido no volverá a regenerarse ni a volver a funcionar jamás. Con el tiempo, esto supone una alteración progresiva del músculo cardíaco que estaba sano con un empeoramiento de la función global del corazón, hasta poner en serio peligro la vida debido a un fallo cardíaco.

El único tratamiento realmente curativo, que permite que la función cardíaca vuelva a la normalidad es el trasplante de corazón. Desafortunadamente, no hay suficientes donantes de corazón para todos aquellos que necesitan el trasplante de este vital órgano. Multitud de pacientes mueren en listas de espera en diversas partes del mundo, tras una agónica demora de un corazón que no llega a tiempo.

No hay suficientes donantes de corazón para todos aquellos que necesitan el trasplante

La escasez de donantes de corazón es un fenómeno que se agudizará el tiempo, debido al incremento de personas que necesitarán uno, entre otros factores. Además, no solo los pacientes afectados por un infarto cardíaco pueden necesitar un trasplante, determinadas personas afectadas por enfermedades cardíacas tales como malformaciones congénitas o miocardiopatías hipertróficas (en donde la pared del corazón se engrosa y no funciona como debería) también pueden requerirlo.

Este oscuro panorama ha llevado a científicos de todo el mundo a embarcarse en una gran y ambiciosa aventura: la creación de un corazón bioartificial humano. Entre las múltiples estrategias para conseguirlo, investigadores del área de la medicina regenerativa trabajan para desarrollar corazones humanos a través de componentes biológicos. Aunque se inspiran en los conocimientos más punteros en biología y medicina, también recurren a los avances tecnológicos para este objetivo. En la actualidad, existen tres enfoques principales en la vanguardia para la creación de corazones humanos completos.

Impresión 3D

Las impresoras 3D con materiales inorgánicos y sus aplicaciones se han expandido tanto que ya casi se han vuelto algo cotidiano. Sin embargo, hasta hace pocos años, la impresión 3D ha sido un terreno vedado para la medicina regenerativa, especialmente para la creación de tejido cardíaco. ¿El principal obstáculo? La escasa supervivencia de las células durante la impresión. Las células cardíacas musculares (cardiomiocitos) son muy delicadas y necesitan ciertas condiciones para mantenerse con vida. Hace apenas unos años, las impresoras 3D mataban a la absoluta mayoría de los cardiomiocitos.

Impresión 3D de corazones humanos

Afortunadamente, los avances en las tecnologías de impresión 3D han conseguido solucionar gran parte de este problema. Hoy en día, impresoras 3D crean tejidos cardíacos, capa a capa, mediante inyección de biotinta que contiene diversos tipos de células y biomateriales. Los biomateriales son imprescindibles para dar apoyo estructural y mejorar las propiedades de estos tejidos.

Hasta el momento, se ha conseguido desarrollar parches de tejido cardíaco relativamente finos. La creación de corazones humanos adultos aún queda muy lejos debido a 3 grandes retos. Por un lado, que puedas imprimir a muchas células juntas con forma de corazón, no significa, ni mucho menos, que vayan a funcionar coordinadamente como un corazón. Es imprescindible conseguir que estas células se organicen y funcionen de forma conjunta. Por el momento, no sabemos cómo hacerlo.

Este corazón artificial ha sido impreso en 3D y es capaz de latir como si fuese real En Xataka Este corazón artificial ha sido impreso en 3D y es capaz de latir como si fuese real

Otra gran barrera es conseguir la estabilidad estructural de grandes órganos blandos durante la impresión, sin afectar a la funcionalidad. A partir de ciertas dimensiones, la impresión 3D de órganos blandos es como jugar a hacer castillos de naipes, con una estabilidad muy precaria en la que es muy fácil que haya "derrumbes". Otro reto que va asociado a las grandes dimensiones de un órgano como el corazón humano es conseguir que, tras la impresión, las células no se asfixien y mueran desnutridas. Para ello, es imprescindible que exista un sistema circulatorio integrado que aporte el oxígeno y los nutrientes que necesitan las células en el órgano impreso. De nuevo, por el momento, se desconoce cómo conseguirlo.

Células de quita y pon: decelularización y recelularización

¿Y si en lugar de intentar crear corazones desde cero, como en la impresión 3D, intentamos aprovecharnos de la madre naturaleza a partir de corazones ya creados? Gracias a diferentes sustancias químicas (como detergentes) es posible quitar todas las células de un corazón y quedarte sólo con el esqueleto fibroso (la matriz extracelular).

Gracias a diferentes sustancias químicas (como detergentes) es posible quitar todas las células de un corazón y quedarte sólo con el esqueleto fibroso

Así, por ejemplo, podemos eliminar todas las células de un corazón de un cerdo, quedándonos con el esqueleto para, a continuación, administrar células humanas que invadan ese esqueleto. El uso del cerdo no es casual, ya que el corazón porcino es muy similar al humano en estructura y función. La gran ventaja de tener un "esqueleto" de un corazón de cerdo es que ya tenemos creada una estructura compleja, estable y natural, y es fácil que las células se adhieran a esta matriz.

Corazón humano decelularizado

Además, están también presentes las estructuras básicas de los vasos sanguíneos, lo que haría más fácil volver a desarrollarlos mediante la inyección de las células típicas que recubren estos vasos. Por otro lado, al eliminar las células de un corazón de cerdo, la reacción de rechazo inmunitario por parte del ser humano disminuye considerablemente. Eso, combinado con la existencia de cerdos transgénicos con matrices extracelulares más humanas, hacen que sean una posibilidad atractiva para la creación de corazones humanos.

Ahora mismo, el principal obstáculo en la creación de corazones humanos mediante la combinación de células humanas y matrices extracelulares de animales como el cerdo es la repopularización de estas matrices con células humanas. En otras palabras, cómo poner las células en esos "esqueletos" cardíacos de forma que se distribuyan como lo harían en un corazón humano y se pongan a funcionar coordinadamente. Quitar las células de los corazones animales es muy fácil, pero poner células humanas sin que se apelotonen en áreas muy concretas se presenta como un verdadero reto.

Quimeras cerdo-humanas

Cerdito

Las quimeras son organismos que poseen células con ADN procedentes de diferentes individuos. Esto es algo que se da raramente en la naturaleza dentro una misma especie. Sin embargo, lo que nunca había ocurrido antes eran quimeras entre especies tan diferentes como el cerdo y el ser humano. En el año 2017, científicos del Instituto Salk lograron crear por primera vez, gracias a técnicas de modificación genética, quimeras cerdo-humanas. ¿En qué consisten exactamente? Se tratan de cerdos alterados genéticamente para que no desarrollen ciertos órganos durante el desarrollo embrionario/fetal. En su lugar, se introducen células madre humanas que se encarguen del desarrollo de órganos humanos.

El futuro de los trasplantes está en los animales con órganos humanos En Xataka El futuro de los trasplantes está en los animales con órganos humanos

Dicho de otra forma, se está trabajando para conseguir que animales como el cerdo puedan desarrollar naturalmente corazones humanos durante el embarazo. Así, es la naturaleza la que hace casi todo el trabajo y los científicos sólo tienen que "hackear" el manual de instrucciones del desarrollo embrionario del cerdo.

Humanizar a animales, aunque sea con el noble objetivo de crear corazones humanos para salvar vidas, difumina la frontera de lo que supone ser humanos.

Aún es pronto para saber hasta dónde se puede llegar. Por razones éticas, tan sólo se ha permitido el desarrollo de estas quimeras cerdo-humanas hasta los 28 días de embarazo. Y es que esta técnica no está precisamente exenta de polémicas. Humanizar a animales, aunque sea con el noble objetivo de crear corazones humanos para salvar vidas, difumina la frontera de lo que supone ser humanos. Precisamente por ello, una de las líneas rojas de esta técnica es el desarrollo de cerebros humanos en animales. Se está evitando, a toda costa, que los animales quimeras puedan desarrollar cerebros humanos, con la posibilidad teórica de desarrollar consciencia e inteligencias humanas.

En estos momentos, los científicos están investigando cómo de compatible es el desarrollo de cerdos con células madre humanas para crear órganos que no son los típicos del cerdo. Además, tampoco sabemos qué grado de rechazo inmunológico desencadenarían órganos creados así. Dado que esta estrategia está en pañales son muchos los detalles que desconocemos.

Pero todavía falta para verlas en acción

En la actualidad, no se contempla que ninguna de estas tres estrategias llegue a la clínica en un futuro próximo. Son muchos detalles por perfeccionar y muchos conocimientos que adquirir. Sí que se han usado en algunos ensayos clínicos parches cardíacos que han demostrado seguridad y ciertos beneficios. Además, los tejidos creados pueden emplearse como modelos de enfermedades cardíacas o para hacer pruebas de fármacos. A pesar de ello, la creación de un corazón bioartificial humano completo es un objetivo mucho más ambicioso y llegar a alcanzarlo está aún lejos de lo cotidiano, pero más cerca que la ciencia ficción.

Imagen | Human heart de Edward Leung
Imagen | Corazón humano decelularizado

recommendation.header

El hombre que vivió diecisiete meses sin corazón

¿Por qué ya no nos conformamos con tres cámaras ni con cuatro en el móvil?

Micra, el marcapasos más pequeño del mundo ha sido aprobado para su venta masiva


the.news La gran aventura científica de crear un corazón bioartificial humano originally.published.in por Esther Samper .

Chequea también

La inteligencia artificial no está siendo entrenada sólo para recordar, también para saber cuándo olvidar

Un proyecto del Ejército de los EE.UU ha permitido desarrollar un nuevo framework (denominado 'Learn to Grow') para la creación de redes neuronales profundas que permite que los sistemas de IA aprendan mejor las nuevas tareas, al tiempo que olvidan un menor porcentaje de lo ya aprendido en tareas anteriores. Mary Anne Campos, de la Oficina de Investigación del Ejército de EE.UU, lo explica con un ejemplo: "Mientras está realizando una operación urbana, un robot rodante puede aprender nuevos parámetros de navegación óptimos para ciudades densas, pero todavía tiene que ser capaz de operar de manera eficiente en entornos recorridos previamente, como un bosque". De hecho, en algunos casos, el uso de este framework permitió que las nuevas experiencias ayudaran a mejorar la realización de tareas antiguas. Siguiendo con el ejemplo, viene a ser como si el robot rodante fuera capaz de aprender algo en la ciudad que le permitiera mejorar su desempeño en el bosque. Pero, ¿qué tiene de especial de especial que una IA pueda aprovechar lo aprendido en un campo para mejorar en otro? ¿y qué tiene eso que ver con aquello que es capaz de recordar y/o olvidar? "Todo gira en torno a la memoria y el olvido" Que la inteligencia artificial sea capaz de sortear algunos de los mayores obstáculos que aún se interponen en su progresión podría depender de que encontremos un equilibrio adecuado entre la capacidad para recordar y para olvidar. Como afirma Dileep George, fundador de la compañía de inteligencia artificial Vicarious, "la IA gira completamente en torno a la memoria y el olvido". David Cox, director del MIT–IBM Watson AI Lab, explica que en el fondo los problemas en este campo de los cerebros humanos y artificiales se parecen mucho: "Una parte importante del aprendizaje consiste en saber qué aprender y qué no. Queremos ser capaces de olvidar todo aquello que es irrelevante". Así, un sistema que recuerda demasiado poco no será capaz de hacer nada que requiera conectar las experiencias pasadas con otras nuevas (por ejemplo, entender que la palabra "ella" se refiere a un personaje femenino que apareció en la frase inmediatamente anterior). En Xataka Este hombre con memoria fotográfica superó a la inteligencia artificial en reconocimiento facial Además, una IA que carezca de mecanismos especiales de almacenamiento de la información es propensa a caer en lo que conocemos como 'olvido catastrófico', un concepto que Ramón López de Mántaras (investigador del CSIC) definía así hace unos meses: "Este fenómeno bastante limitativo y problemático produce que, una vez entrenado el sistema para una tarea, si a continuación lo entrenamos para una segunda, se olvida automáticamente de la primera". "Podemos entrenar las IAs para que hagan muy bien una única tarea, pero no son multitarea". López de Mántaras afirmaba también que esto imposibilita a la inteligencia artificial transferir aquello que aprende, y que es esa ausencia de aprendizaje relacional (algo que los seres humanos estamos haciendo continuamente) lo que convierte por ahora en "utopía" la creación de IA General. Pero, por otro lado, una IA que recuerde demasiado pierde la capacidad de extraer conceptos generales de experiencias pasadas, tendiendo a centrarse únicamente en los detalles de las mismas. A este fenómeno lo conocemos como 'sobreajuste' u 'overfitting'. Replicar nuestro funcionamiento cerebral, clave para crear imaginación artificial Para solucionar esto, algunos investigadores están recurriendo a módulos de memoria capaces de salvaguardar los patrones ya aprendidos, para que no se sobrescriban con nueva información. En Xataka Es probable que tus "primeros recuerdos" sean falsos: sí, esos que recuerdas tan intensamente también Otros, como el mencionado Dileep George, están experimentando con la conversión de determinadas tareas en programas de ordenador, que permanecen apartados de los demás y puedes combinarse para realizar tareas más complejas. Pero estas soluciones, si bien ayudan a avanzar en la solución del problema, siguen sin gestionar los recuerdos igual que lo harían nuestros cerebros; cosa complicada, porque no estamos del todo seguros de cómo lo hacen (aunque sí sabemos que los recuerdos son propensos distribuido por todo el cerebro). Existe una técnica denominada 'experience replay' que permite almacenar las experiencias de manera aleatoria, las nuevas junto a las anteriormente aprendidas, entretejiéndolas de un modo similar a cómo creemos que asentamos nuestras propias experiencias durante el sueño. A la hora de entrenar a una IA, este ayuda a usar parte de unas experiencias para aprender otras relativamente similares. Y es precisamente nuestra capacidad para conectar memorias entre sí lo que está en la raíz de dos capacidades humanas (planificación e imaginación) cuya replicación sería necesaria para crear inteligencia artificial general. Vía | Axios También te recomendamos Facebook pretende usar la IA para ayudar a los usuarios con discapacidad visual a leer textos incluidos en las imágenes Fallece Nils Nilsson, pionero de la inteligencia artificial que creó al primer robot inteligente de la historia Con TCAV, Google quiere detectar los sesgos de la IA haciendo que nos explique qué "ve" cuando analiza una foto - La noticia La inteligencia artificial no está siendo entrenada sólo para recordar, también para saber cuándo olvidar fue publicada originalmente en Xataka por Marcos Merino .

Los ocho juegos más esperados para Xbox One que veremos este 2019

Se vienen días importantes llenos de novedades, ya que a unos días de entrar a la segunda mitad del año y del arranque del E3 2019, Microsoft ya está preparando las novedades que mostrará durante la famosa feria de Los Ángeles para su consola Xbox y tal vez alguna sorpresa más. Tal y como hicimos con Nintendo hace unos días, y con el objetivo de anticiparnos a la avalancha de anuncios del E3 2019, hoy daremos un repaso por los juegos más esperados para Xbox One que veremos en lo que nos queda de este 2019, momento ideal para empezar a planificar que nos interesa y para cuáles tenemos que empezar a ahorrar. Vamos a ello. En Xataka Guía de compra de accesorios para Xbox One: 57 mandos, fundas, discos duros, cables, auriculares, adaptadores, soportes y más 'Gears 5' Una de las bombas presentadas hace un año en el E3 2018 fue 'Gears 5', la siguiente entrega de la afamada franquicia de 'Gears of War'. La buena noticia es que lo veremos este 2019 en una fecha aún por confirmar, mientras que la mala noticia es que hasta el momento seguimos sin muchos detalles de lo que podemos esperar, salvo que la historia se centrará en Kait Diaz, miembro de COG Army, quien tiene sueños terribles que la llevan a desobedecer órdenes con el objetivo de conocer el significado de todos estos sueños. Saldrá a la venta durante la segunda mitad de 2019. En VidaExtra | Este bicho es un Stump, uno de los nuevos enemigos que veremos en Gears 5 'Halo: Infinite' Otra bomba del año pasado fue el regreso del Jefe Maestro en una nueva aventura que llevará por nombre 'Halo: Infinite', otra exclusiva para Xbox de la que se ha reservado muy bien los detalles, ya que sólo sabemos que llegará en algún momento de este año, pero nada más. Saldrá a la venta durante la segunda mitad de 2019. En VidaExtra | Anunciado Halo Infinite, el Jefe Maestro está de regreso con la que promete ser su mejor aventura [E3 2018] 'Ori and the Will of the Wisps' Como bien dicen nuestros compañeros de VidaExtra, 'Ori and the Will of the Wisps' tiene todo para ser una de las mejores exclusivas y de las más bellas para la consola de Microsoft. Moon Studios vuelve a la carga con la continuación de su muy bien recibido 'Ori and The Blind Forest' donde volveremos a asumir el papel de Ori, un espíritu guardián blanco dentro de un fascinante y precioso juego de plataformas lleno de puzzles y misterios por resolver. Saldrá a la venta durante la segunda mitad de 2019. En VidaExtra | Ori and the Will of the Wisps tiene lo necesario para ser una de las mejores exclusivas y más bellas de Microsoft en 2019 'Phoenix Point' Tras algunos retrasos, parece que ahora sí será en septiembre cuando Julian Gollop nos presente su nuevo juego de estrategia y táctica por turnos conocido como 'Phoenix Point', una especie de sucesor espiritual de la saga 'X-COM'. Estamos en 2047, la Tierra se ha convertido en el blanco de invasiones alienígenas y debemos defender a la humanidad. Lo más atractivo de 'Phoenix Point' al parecer será una extraña mecánica en la que los alienígenas pueden mutar de cualquier tecnología que usemos contra ellos, lo que nos obligará a pensar por adelantado y jugar conociendo las consecuencias de nuestros actos. Saldrá a la venta en septiembre de 2019. En VidaExtra | Phoenix Point, del creador de X-COM, muestra su estado avanzado con 30 minutos de gameplay En Xataka La PS5 y la futura Xbox apuntan a un lanzamiento 2020 tras los comentarios de Lisa Su, CEO de AMD 'Battletoads' Otro de las grandes exclusivas que llegarán a Xbox este año es también una gran incógnita. Hace un año, durante el E3 2018, Microsoft soltó el bombazo de que 'Battletoads' estaría de vuelta durante 2019 bajo el desarrollo de Rare. Sin embargo, hasta el momento no tenemos nada más, así que seguramente tendremos más detalles en el próximo E3 2019. Saldrá a la venta durante la segunda mitad de 2019. En VidaExtra | Quién es Dlala Studios, el equipo detrás del Battletoads de Xbox One y Windows 10 'Cuphead in "The Delicious Last Course"' Uno de los grandes éxitos de Xbox, y que también llegó a la Switch, es 'Cuphead', que este 2019 no recibirá una nueva entrega sino un DLC que expandirá su contenido hacia una nueva isla con nuevos jefes, nuevas armas y hechizos ya hasta un nuevo personaje: Ms. Chalice. Saldrá a la venta durante la segunda mitad de 2019. En VidaExtra | Cuphead reafirma una vez más su éxito con sus tres millones de unidades vendidas 'Control' A pesar de que 'Control' no será exclusivo de Xbox, sí pinta para ser todo un acontecimiento, ya que estamos ante lo nuevo de Remedy Entertainment que apunta a ser una cosa rarísima que aunque aún no haya salido, ya ha desatado todo tipo de teorías. 'Control' será un shooter sobrenatural lleno de poderes telequinéticos que nos ayudarán a luchar contra una fuerza malvada conocida como 'The Hiss'. Remedy ya nos prometió que estaríamos ante una loquísima aventura llena de rarezas, oscuridad y una historia que nos atrapará. Saldrá a la venta el 27 de agosto de 2019. En VidaExtra | Control: todo lo que sabemos hasta ahora del New Weird de Remedy Entertainment En Vida Extra Star Wars Legends: así era el universo Star Wars en los juegos antes del canon de Disney 'Star Wars Jedi: Fallen Order' Por fin, después de años de rumores y una larga espera, este año conoceremos el nuevo juego de Star Wars nuevamente de la mano de EA y bajo el desarrollo de Respawn Entertainment. 'Star Wars Jedi: Fallen Order' tampoco será exclusivo para Xbox pero sí nos promete una aventura en solitario bajo perspectiva de tercera persona, centrado en una historia atractiva y una narrativa profunda centrada en el desarrollo de nuestro personaje. La historia se desenvuelve entre el Episodio III y el IV y nos pondremos en la piel de Cal Kestis, el último padawan que busca pasar desapercibido ante el Imperio, algo que obviamente no resulta del todo bien y se vuelve un prófugo perseguido bajo la Orden 66 cuyo objetivo es ejecutarlo cuanto antes. Saldrá a la venta el 15 de noviembre de 2019. En VidaExtra | Star Wars Jedi Fallen Order: todo lo que sabemos sobre el juego de Respawn a base de rumores, filtraciones y vídeos También te recomendamos Un día en Rare, el mítico estudio británico de ‘Banjo Kazooie’ que quiere revolucionar la narrativa en videojuegos con lo último de ‘Sea of Thieves’ Xbox One S All-Digital Edition: la primera consola de Microsoft sin lector de discos y centrada en juegos digitales es oficial Microsoft unirá Xbox Game Pass y Xbox Live Gold en un único servicio digital de suscripción mensual, según nuevos rumores - La noticia Los ocho juegos más esperados para Xbox One que veremos este 2019 fue publicada originalmente en Xataka por Raúl Álvarez .