Si al ingeniero bioespacial guatemalteco Luis Zea se le pide resumir sus investigaciones en una sola frase dirá “utilizar el ambiente de microgravedad del espacio para buscar soluciones novedosas a problemas médicos, tanto los que la NASA ha identificado que se presentan en la exploración espacial, como los que tenemos aquí en la Tierra”.
¿Cómo es esto posible? Para estudiarlo, tuvo que acercarse a la Luna con la misión Artemisa I.
Zea habló en el Congreso Espacial Centroamericano, que se realizó recientemente en Costa Rica. La Nación conversó con él después de su ponencia y entendió cómo hay una motivación más allá del placer de hacer ciencia, que parte de una experiencia personal.
“Mis primeros títulos son en Ingeniería Mecánica e Ingeniería Aeroespacial, pero yo me pasé a hacer microbiología espacial porque casi me vuelvo parte de una estadística. Me dio una infección de oído y de garganta y para eso necesitaba un montón de antibióticos que mataron las bacterias que me infectaron, pero también las bacterias buenas de mi intestino. Y eso dejó que una bacteria mala creciera, yo terminé en el hospital e hizo que me dieran todos los otros antibióticos que pudieron y solo lo hacía peor. Me dijeron que iban a tener que remover parte de mi intestino. Afortunadamente, un doctor quiso probar con un antibiótico que tenía mucho tiempo de no usarse y eso sí mató a esa bacteria”, recordó Zea.
El científico, hoy de 43 años, recordó que no todas las personas tienen esta suerte. Cada año, solo en Estados Unidos, más de 100.000 personas mueren como resultado de infecciones por bacterias que no pueden tratarse.
“Fue difícil el camino de investigación, pero bonito, y es necesario investigar esto”, subrayó.
“En el espacio podremos saber si hay alguna forma de activar y desactivar las respuestas que hacen que una bacteria genere resistencia a los antibióticos. El ambiente de microgravedad podría generar un estrés que no se ve en la Tierra y con esto ayudar”, agregó.
Además, recalcó que todos los seres humanos tenemos gran cantidad de bacterias en nuestro organismo. Donde quiera que vaya un ser humano, así sea al espacio, llevará bacterias consigo. Por eso deben estudiarse sus conductas en el espacio.
Levadura para entender los procesos
Su última gran investigación partió a bordo de la nave Orión en la misión Artemisa I, con la que la NASA regresó a la Luna después de cinco décadas. En esta ocasión, la levadura fue su aliada y compañera de investigación.
“Las células de levadura tienen mucho en común con nuestras células humanas. En lugar de enviar cantidades limitadas de seres humanos en una nave espacial, podemos enviar millones de células de levadura en una pequeña bolsa y estudiar los efectos del espacio profundo en esas células, lo que sería muy similar a lo que ocurriría dentro de nuestras propias células en las mismas condiciones”, dijo Zea.
El experimento llevaba 12.000 muestras de levadura con diferentes mutaciones genéticas
“Imagínense que el código genético es como un lego, que tiene 6.000 piezas. Entonces, para crear las mutaciones, hicimos dos grupos de 6.000. Al primer grupo le quitamos un gen, hagan de cuentas de que con la primera muestra quitamos el primer lego y colocamos una banderita; a la segunda muestra le dejamos el primer lego, pero le quitamos el segundo y pusimos ahí una banderita, y así sucesivamente con 6.000 muestras, cada una con un gen suprimido. Con el segundo grupo de 6.000 genes, más bien le colocamos más de cada gen”, explicó.
Estas células de levadura fueron enviadas en una especie de polvo, como si estuvieran “dormidas” y esto facilitaba el transporte.
Para prepararse para este vuelo, Zea y su equipo tuvieron que desarrollar un nuevo tipo de hardware que permite a los científicos hacer sus investigaciones en el espacio sin la presencia de astronautas dentro de la nave espacial.
Una vez que la nave Orión salió del campo magnético de la Tierra y se exponía a la radiación cósmica, el aparato que se controlaba desde la Tierra envió un medio de cultivo a las células de levadura (que estaban en polvo) y eso las rehidrató.
Después se analizarán con cuáles de las mutaciones las células tuvieron mayores probabilidades de sobrevivir a la radiación espacial. Zea y su equipo se encargan específicamente de ver los mecanismos de reparación del ADN, que son muy similares entre las células humanas y las de levadura.
“Por ejemplo, si estamos mucho tiempo expuestos al sol, esto puede cambiar una letra por otra en el ADN, y eso es una mutación, pasa todo el tiempo. Lo bueno es que nuestras células tienen un pequeño ejército que va chequeando si hay mutaciones, y si ven que hay una mutación reclutan a más moléculas, sacan a la mala y la reemplazan con una buena. Eso pasa miles de veces en cada célula de nuestro cuerpo, nos estamos reparando y no nos damos cuenta”, expresó.
Entonces con la levadura se busca ver si alguna mutación confiere habilidades especiales al ADN para recuperarse en el espacio.
“Queremos ver si encontramos una mutación con un mecanismo que haga el proceso más eficiente para ver si a largo plazo puede hacerse un medicamento para los astronautas que deban someterse a la radiación. En la Tierra, esto podría también cambiar la forma de hacer radioterapia”, manifestó Zea.
La mayoría de los resultados siguen en proceso.
Salud humana, tanto en el espacio como en la Tierra
Los fondos que Zea ha recibido de la NASA para investigar han sido porque a la Agencia le interesa identificar los riesgos para la salud de los astronautas y así poder mitigarlos.
A largo plazo se tienen pensados viajes a Marte, los que tomarían unos dos años solo para llegar, luego viene el tiempo de la misión y otros dos años de regreso. ¿Qué pasa si los tratamientos médicos que utilizan vencen? ¿Las condiciones variarían esas fechas de vencimiento? Es parte de las preguntas que buscan responder. En este sentido, se apunta cada vez más a la medicina personalizada, pero, a su vez, a encontrar formas de sintetizar los medicamentos en el espacio.
En ese sentido, durante años se dedicó a estudiar el comportamiento de las bacterias en el espacio, ver si había cambios en la supervivencia, cambios en la virulencia (ver cuán agresivo puede ser un patógeno en su huésped), entre otros. Lo que se ha visto hasta el momento es que las bacterias no se percatan del cambio de gravedad, pero como el ambiente alrededor de ellas cambia tanto, esto también las afecta, porque las condiciones de alimentación y sus procesos metabólicos cambian. Esto podría afectar otros procesos, como la resistencia a antibióticos.
“Pero al mismo tiempo lo hago con un enfoque de ver cómo esto podría también ayudar a quienes estamos en la Tierra, que somos la gran mayoría de personas”, especificó.
En sus estudios se enfocó a dos bacterias específicas: la Escherichia coli y la Pseudomonas aeruginosa. La primera bacteria causa diarreas, náuseas vómitos y otros males gastrointestinales. La segunda, por su parte, crece en sitios húmedos y puede provocar síntomas muy diversos, dependiendo del lugar de la infección, pero principalmente se relacionan con infecciones urinarias y respiratorias.
Sin embargo, también ha colaborado con proyectos que envían células cancerosas al espacio. En condiciones espaciales, puede verse mejor lo que sucede en un tumor, porque las moléculas se acomodan de forma diferente.
¿Por qué el organismo humano cambia tanto en las condiciones espaciales? Zea dijo que al estar en órbita las condiciones de microgravedad tienen consecuencias para la fisiología humana.
“Aquí en la Tierra, cuando estamos sentados, o parados, o caminando, estamos poniendo fuerzas en nuestras piernas, en nuestra espalda (que nos mantiene erguidos); pero eso no pasa en el espacio, allá el cuerpo interpreta ‘no necesito gastar energía manteniendo todos estos músculos, ni tanto hueso’. Entonces se empieza a reabsorber”, puntualizó.
Zea dio como ejemplo el caso de los huesos. En la Tierra, el peor tipo de pérdida de masa ósea es la osteoporosis posmenopáusica no tratada. En esa situación se pierde 1,3% de masa ósea al año. En el espacio, si no se hace ejercicio, esa pérdida de masa ósea es ese mismo 1,3%, pero en lugar de ser por año es por mes. En otras palabras, se perdería por mes lo que en el peor escenario de la Tierra se pierde en un año. Por esta razón, los astronautas deben hacer entre una y dos horas de ejercicio cada día.
Pero esta situación también da una oportunidad. Uno de los medicamentos actuales contra la osteoporosis, antes de ser probado en humanos, fue probado en ratones, tanto en la Tierra como en la Estación Espacial Internacional (EEI). Allí fue donde se vio que tenía la posibilidad no solo de tener el daño sino también de ir regenerando tejido óseo.
En el caso de las bacterias, si en condiciones espaciales fueran más resistentes a los antibióticos, a los astronautas se les deberían ajustar las dosis de los antibióticos para que puedan hacerle frente a una infección.