HULK: la fotosíntesis humana al alcance de la ciencia

Una parte de nuestra biodiversidad representada por plantas, hongos, y algas, ha alumbrado, posiblemente, los mayores cambios en la historia de ciencia terapéutica, la pasada y la futura. En particular, nos referimos a las aplicaciones prácticas desarrolladas a partir de la experimentación con estos organismos. Los trabajos de Mendel con modelos vegetales sentaron las bases de la genética; los hongos nos trajeron los primeros antibióticos que cambiaron de forma radical la esperanza de vida en el planeta; los primeros analgésicos (Aspirina) fabricados a escala industrial nos los entregó la corteza del sauce, y de igual forma, la lucha contra el cáncer de mama se transformó de forma sensible tras el hallazgo del medicamento Taxol, cuyo principio activo se aisló originariamente de la conífera Taxus brevifolia.

Desde la biotecnología, las nuevas simbiosis y quimeras terapéuticas que proponen los investigadores, donde interaccionan la célula animal y vegetal, suponen, probablemente, la antesala del desarrollo de biomateriales y biomodelos que no podemos aún llegar a imaginar. Este es el caso de las investigaciones de frontera que han creado injertos de piel humana fotosintéticos mediante algas.

Taxus brevifolia. Imagen de Luke McGuff. Fuente: FlickR

HULK: tejidos humanos fotosintéticos

Desde los laboratorios de ingeniería de tejidos de la universidad alemana de Lübeck, el equipo que dirige el investigador, doctor en biología y farmacología Tomas Egaña ha desarrollado injertos de piel capaces de aportar oxígeno mediante fotosíntesis a órganos y tejidos animales dañados. Estos injertos híbridos de naturaleza animal y vegetal se han bautizado con el nombre de HULK (Hyperoxie Unter Licht Konditionierung) y son capaces de aportar oxígeno allí donde el sistema vascular o circulatorio deteriorado ya no es capaz de hacerlo. Este sería el caso de las ulceras crónicas que presentan los enfermos diabéticos o el de aquellos pacientes que han sufrido un deterioro importante del sistema vascular y tienen dificultades para oxigenar los tejidos correctamente. En estos casos, HULK puede actuar como una fuente de oxígeno y contribuir a la recuperación del tejido dañado, promocionando a su vez el crecimiento de vasos sanguíneos.

Tomás Egaña 

Dentro del conjunto de la biodiversidad conocida no resulta fácil encontrar un organismo en el que conviven tejidos animales y vegetales y, más todavía, organismos animales capaces de tener una actividad fotosintética de la que obtener oxígeno y nutrientes para garantizar su supervivencia. En este sentido, el molusco Elysia chlorotica es un caso excepcional: uno de los pocos organismos conocidos capaz de albergar tejido vegetal que utiliza para producir oxígeno y nutrientes mediante fotosíntesis por exposición a una fuente luminosa.

Injertos de piel fotosintéticos

Para desarrollar este paradigmático tejido híbrido, los investigadores han utilizado los componentes clásicos de injertos de piel, colágeno de origen bovino y fibrina, a los que han conseguido añadir y estabilizar la microalga Chlamydomonas reinhardtii, capaz de producir oxígeno de origen fotosintético y liberarlo al exterior. El resultado es un tejido gelatinoso de escaso grosor y coloración verdosa, lo más parecido a un tejido eminentemente vegetal, que puede ser colonizado por células de origen animal, humano en particular. Actualmente, los investigadores buscan otras opciones de microalgas en los desiertos extremos de Atacama que puedan dar mayor durabilidad al tejido desarrollado con el alga Chlamydomona. Ésta tiene una vida útil de 10-14 días, suficiente, de momento, para abordar los primeros ensayos clínicos.

Elysia chlorotica. Imagen de Wikipedia

Potencialidades de HULK

De los trabajos sobre animales de experimentación se ha concluido que los injertos no provocan rechazo, y son capaces de generar un microambiente que aumenta en 50 veces los niveles de oxígenos previos a su implantación en tejidos dañados y con bajos niveles de oxígeno.

Los investigadores no se han detenido en este punto y creen que la edición genética del genoma del alga Chlamydomonas reinhardtii permitiría que, además de oxígeno, el biomaterial para tejidos liberara también antibióticos y analgésicos. Lo que han conseguido ya, mediante modificación genética del alga Chlamydomonas, es que la misma alga produzca la proteína VEGF (Factor de Crecimiento Endotelial Vascular) que tiene un papel director en la creación de nuevos vasos sanguíneos. Es decir, este tejido humano-vegetal, además de oxigenar los tejidos dañados, también es capaz de inducir la génesis de vasos sanguíneos que garanticen la recuperación permanente del tejido deteriorado. Por otra parte, también se trabaja en la posibilidad de generar este tejido híbrido (HULK) en forma de aerosol que permitiría ser pulverizado.

En 2017 comenzarán los ensayos clínicos en pacientes, autorizados por el Instituto de Salud Pública de Chile (ISPCH). Se pondrá a prueba este nuevo modelo de injerto híbrido, que ha conseguido importantes resultados en los trabajos previos, y se obtendrán datos en humanos sobre sus limitaciones y potencialidades. Los científicos no apuntan solo la idea de aplicación sobre heridas externas, sino que creen viable el papel de estos tejidos sobre patologías coronarias y cardíacas, así como ante determinados tipos de cáncer y sobre órganos para trasplantes que deben mantener niveles de oxigenación óptimos.