Samuel Stupp estudió Química sin imaginarse que desde su campo de trabajo ayudaría más a los avances de salud que muchas personas que estudiaron Medicina o Farmacia. Desde su laboratorio en la Universidad Northwestern, en Chicago, este costarricense busca ayudar a la regeneración de tejidos para así ayudar con el envejecimiento saludable.
Su trabajo, que combina materiales sintéticos con biológicos, lo hace en animales, pero tiene la esperanza de que las décadas de investigación estén cada vez más cerca de comenzar ensayos clínicos en seres humanos y devolver esperanza a las personas que han perdido su movilidad por alguna razón.
Stupp estuvo en Costa Rica para participar de la celebración de los 80 años de La Nación.
Antes del evento dio una entrevista sobre el camino para llegar donde está y las esperanzas para la salud humana, algo que a sus 75 años ya comienza a vislumbrar. Este es un extracto de lo que dijo.
- ¿Cómo inicia el camino de un joven del Liceo de Costa Rica para enamorarse de la Química y llegar a dirigir investigaciones en la Universidad de Northwestern?
- Tuve profesores magníficos en el Liceo de Costa Rica, para mí fue una gran aventura. Recuerdo que en el último año tomé el curso de Biología. Aprendí mucho y me interesó, pero la Química era mi pasión.
”Al final de la secundaria, mi padre me aconsejó estudiar en Estados Unidos, Química o Ingeniería Química. Él decía Ingeniería Química porque le parecía más útil que la Química.
”Pero antes de irme estuve brevemente en la Universidad de Costa Rica (UCR) y tomé un curso con Gil Chaverri (figura referente de la Química en el país). Eso solidificó mi idea de que quería estudiar Química.
”Me fui a estudiar a Los Ángeles. Tenía que ser ahí porque ahí vivía una tía, y mi padre decidió que, con 17 años, era mejor que yo estuviera con alguien de la familia".
- ¿Cómo fueron esos primeros años?
- Estudié Química en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA, por sus siglas en inglés). Cuando llegó el momento de hacer un doctorado, tenía que ponerme a pensar qué camino quería seguir.
”Había un campo nuevo, que se estaba desarrollando en ese momento, entre 1972 y 1973, que llamaban ciencia de materiales. Era aplicar física, química e ingeniería para desarrollar materiales importantes para todas las necesidades. Es un campo muy interdisciplinario, al que posteriormente se unió la biología.
”Estudia la estructura física y atómica de los materiales que vemos todos los días. El ejemplo más claro que vemos hoy de estas aplicaciones son los semiconductores. ¿Cuánta tecnología no depende de ellos? Pero también hay materiales en los textiles, en los utensilios de cocina.
”Ahí me fui a Northwestern a estudiar el doctorado en la ciencia de los materiales. Quería solventar cosas a través de materiales nuevos que no existían".
- ¿Cómo llega el paso a las ciencias de la vida y a estudiar aplicaciones de los materiales en seres vivos?
- Cuando terminó mi doctorado me dieron un puesto como profesor Northwestern en el Departamento de Materiales Biológicos, pero la única conexión con la Biología era que se podían usar en seres humanos. Eran principalmente para aplicaciones dentales: calzas, dentaduras, entre otros.
”Yo comencé a pensar entonces cuál podía ser un futuro para desarrollar materiales con aplicaciones más generales en salud, con aplicaciones más avanzadas, para curar enfermedades o tener una mejor calidad de vida.
”Fueron varios años de estar pensando, ya no en Northwestern sino en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, más al sur. Fue ahí donde realmente comencé a pensar seriamente en este tema.
”Northwestern se enteró me llamó y me dijo ‘si usted quiere trabajar en este campo de los materiales aplicados a la medicina avanzada, nosotros lo contratamos como catedrático y le damos los fondos necesarios para que usted trabaje en ese campo’. También le ofrecieron a mi esposa una posición, entonces volvimos juntos. Ella hoy es vicepresidenta de relaciones internacionales en la Universidad.
- ¿Cuál fue su motivación?
- Comencé con la idea de la medicina regenerativa. ¿Cómo hacer para utilizar un material que pudiera hacer crecer los tejidos del cuerpo humano?
- Este tipo de avances científicos requiere una colaboración de diferentes áreas del conocimiento, ¿con variedad de profesiones trabaja usted?
- No existe una ciencia o una parte de la ciencia que no sea interdisciplinaria. Este es un ejemplo magnífico. Mis colegas, algunos son biólogos, otros son físicos, otros son ingenieros eléctricos o mecánicos, otros informáticos, e ingenieros químicos. Y ahora tenemos una dimensión diferente con la inteligencia artificial. Ese es un nuevo axis.
”En mi laboratorio ya comenzamos a trabajar en cómo la inteligencia artificial se usa en los materiales y podríamos publicar el año entrante los primeros resultados.
- Y este es un trabajo trascendental, porque para que los médicos puedan indicar dispositivos para sus pacientes, hace falta toda esa ciencia básica para crearlos
- Y esto comienza investigando el efecto que tienen los materiales en las células, pero luego hay que empezar a explorar cómo se comportan los materiales en animales pequeños, luego con animales más grandes.
”Y eventualmente, eventualmente puede uno ir a la FDA (Agencia de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos, la agencia reguladora) y decir ‘tengo este material y quiero usarlo en humanos’. Ahí la FDA empieza a pensar qué necesitan ver ellos para que ellos aprueben los tests en humanos.
”Nosotros ya comenzamos ese viaje. Llevamos unos cinco o seis años a conversar con la FDA. Yo fundé una empresa pensando en eso. Ya estamos bastante avanzados en esa conversación. Es una tarea difícil, larga, pero necesaria.
- Usted me comentaba que también trabaja en esto pensando en el envejecimiento poblacional que ya vemos en nuestros países, pero también en que la esperanza de vida aumenta y la calidad de vida debe aumentar con ella.
- Exactamente. Hace 100 años la esperanza de vida era corta. Hoy es más larga, pero desafortunadamente hay muchos años en los que las personas no viven con buena salud y no tienen las oportunidades de disfrutar, de aprovecharla hasta el puro final.
”La medicina regenerativa es crucial para llegar a eso.
”El impacto económico es de muchísimo dinero mantener a la gente en un estado semifuncional, y no necesariamente contentos, sino sufriendo dolor y teniendo problemas diarios".
”Hablar de sostenibilidad no solo tiene que ver con el medio ambiente, sino con cómo pueden vivir los humanos con un estado de salud apropiado.
- Con eso en mente, ¿cuáles son sus líneas de investigación?
- Trabajé en muchas cosas. En la regeneración del hueso, de los músculos, de la piel, en la formación de vasos sanguíneos.
”Luego poco a poco me fui enfocando más y más en aspectos que eran críticos para la medicina regenerativa.
”En los últimos diez años escogí dos. La primera es la más importante: la regeneración del cerebro y la médula espinal. Esa es la parte del cuerpo humano más difícil de regenerar. Básicamente no hay regeneración en el Sistema Nervioso Central. Puede haber cambios, pueden cambiar circuitos neuronales y se pueden mejorar algunas funcionalidades, pero la regeneración en sí no existe, necesita una tecnología profunda.
”Ahí el material se convierte en parte de la biología natural y les habla a las células. Sabemos que eso es posible en los vertebrados porque ocurre en algunos anfibios, pero en los mamíferos no puede.
”Me enfoqué en esa área porque está relacionada con las enfermedades neurodegenerativas, como alzhéimer, párkinson y esclerosis múltiple. Podríamos obtener soluciones para después de un derrame cerebral o de una herida a la médula espinal que paraliza al individuo. Eso podría cambiarles la vida.
”La otra área de investigación son los tejidos que después de los 18 años ya no vuelven a regenerarse. Yo escogí el cartílago, que es crítico en nuestras rodillas y en todas las articulaciones. El sufrimiento es grande para quienes se lesionan. Cada vez que publico algo en una revista científica, me escriben muchas personas esperanzadas de regenerar su cartílago.
- ¿Cómo es ese camino que debe recorrerse para que esta ciencia llegue al ser humano?
- Hay que diseñar experimentos que van avanzando desde el nivel celular hasta un mamífero grande. Nosotros, en la investigación de hueso y cartílago, ya hemos llegado a hacer experimentos en ovejas, pero antes estuvimos en conejos y en ratas. Todo eso es necesario antes de llegar al ser humano.
- La última vez que hablamos usted me comentaba que estaba tratando de trabajar soluciones para lesiones en la médula espinal con “moléculas danzantes”, recordemos ese concepto y cuéntenos cómo va la investigación.
- Las “moléculas danzantes” ya se integraron a todo lo que yo hago. Ahora estoy viendo otras cosas, pero ya el fenómeno de las moléculas danzantes está en todo lo que yo investigo.
”Es darles a los materiales casi un carácter biológico, es diseñar cómo se mueven las moléculas a temperatura normal del cuerpo, porque ese movimiento de las moléculas es crítico en las señales de la regeneración.
”De hecho, hace poquito volvimos a publicar sobre esto en la revista Science y vimos los movimientos ya no a nivel de microsegundo, sino de milisegundo. Demostramos que ese movimiento de las moléculas hay que diseñarlo en la estructura química y eso es crítico para la regeneración biológica.
”Ahora trabajamos con moléculas que bailan a diferentes velocidades. Se pueden diseñar las diferentes velocidades.
”Las señales que las proteínas les dan a las células en la regeneración se dan en el espacio de un microsegundo, es un tiempo muy, muy corto. Ese es tiempo. Pero hay movimientos más despacio, que son milisegundos, y otros que ocurren con menos velocidad. Es un fenómeno abstracto, pero es importante en las señales biológicas que deben tenerse en cuenta para recuperar la funcionalidad".
”El diseño de los materiales debe entender cómo trabaja la función biológica para poder llegar a esa solución, y debe ser a todos estos niveles".
- Y esto nos podría llevar a una mejor tolerancia, ya sea de implantes o de medicamentos.
- Correcto. Hay varias áreas interesantes. Una son los trasplantes de células. Hemos tenido mucho hype (exageraciones) sobre las células madre. Y sobre inyecciones de células madre. Hay que tener cuidado con eso.
”Pero un trasplante de células madre va a ser muchísimo mejor cuando incluya materiales que ya vienen en las células para ayudarlas a sobrevivir y a señalizarlas para indicarles cómo integrarse a los tejidos. Eso cambiará los tratamientos con células madre. Está en desarrollo; no está lista en este momento, pero se está trabajando.
- El hype existe porque existe el dolor humano, ese drama en búsqueda de soluciones para problemas que en este momento no las tienen. Hay desesperación en muchas personas. ¿Cómo manejar esas expectativas cuando las soluciones pueden tardar años en desarrollarse?
- Cuando se hace un trasplante de células, del 80% al 90% muere, y las que quedan no necesariamente son las mejores. Y eso es porque las células no sobreviven al entrar al cuerpo humano. No saben integrarse a los tejidos.
”Y esos materiales buscan solucionarlo. La regeneración y las moléculas danzantes tendrán algún día su lugar en esas soluciones.
”Pero se necesita tiempo. Lo que puedo decir es que estamos trabajando.
- ¿Qué sigue en estas investigaciones?
- Para poder tener éxito en interacciones con la FDA y poder llevar a la población se necesitan compañías. Hay startups que se crean para hacer esos trámites con la FDA.
”La FDA dictará las pruebas que deben hacerse para la aprobación. Son procesos muy largos que las universidades usualmente no pueden hacer, por eso se crean esas compañías.
”También hay filántropos y fundaciones que ayudan con financiamiento.
”Yo pienso en esto día y noche. Estamos comenzando a ver que tal vez en un par de años podríamos probar los productos nuevos regenerativos en una primera fase en humanos. Tal vez en 2027, tal vez en 2028, es difícil predecir.
”Lo que pasa en un conejo o una rata no necesariamente se aplique en humanos".
- ¿Cuándo podrían ser realidad estos productos?
- Depende de la aplicación. Nuestro primer producto es para regeneración y crecimiento de hueso. Tenemos la esperanza que de aquí a un año tener el ensayo clínico.
”Pero lo que yo más quiero realizar es la terapia para revertir el daño a la médula espinal después de un accidente. Estamos trabajando para que comiencen en uno o dos años. Es la esperanza".
- Para los 80 años de La Nación estamos viendo lo que sucederá en los próximos 20 años, ¿cómo se ve eso para la medicina regenerativa?
”Ya habrá productos de medicina regenerativa, es lo que me parece a mí que va a ocurrir. Es difícil saber cuáles tendrán más éxito, o el tipo: si serán materiales bioactivos, o células, o una combinación de ambos. Pero serán medicamentos avanzados, serán miles de moléculas trabajando juntas, como si fueran una“.