Dispositivos a microescala que imitan los órganos humanos podría proporcionar un entorno mucho más realista para la creación de fármacos

Las células cultivadas en el dispositivo órgano-en-un-chip del Instituto Wyss se comportan más como las células del cuerpo. Estos dispositivos podrían mejorar la velocidad y el éxito en el descubrimiento de fármacos, y reducir la experimentación con animales.

La manera en que se prueban los medicamentos en las empresas farmacéuticas está obsoleta, y Donald Ingber tiene una idea de cómo solucionarlo.

Normalmente, los científicos prueban los potenciales productos farmacéuticos en animales, pero más seguido de lo que se piensa «las predicciones en los animales no se cumplen cuando un compuesto se prueba en humanos», dice Ingber, director del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard. Realizar las pruebas iniciales en las personas, por supuesto, es demasiado peligroso. «Nuestra solución propuesta es hacer los estudios con células humanas», dice, «pero no sólo células en una base de vidrio, sino células que presentan estructuras y funciones similares a las de los órganos.»

Para lograr esto, Ingber y su equipo están desarrollando una colección de dispositivos a microescala que reproducen las estructuras y los ambientes reales de los órganos humanos de un modo más similar a una placa de cultivo simple.

El primer órgano del Instituto Wyss fue un pulmón respirando en un microchip. El dispositivo transparente y del tamaño de un pulgar está hecho de materiales amigables para las células y sirve como plataforma para el crecimiento de las células de pulmón humano. A través del dispositivo se han cortado pequeños canales. A través de los canales centrales hay un el flujo de aire y líquido, y allí se cultivan las células pulmonares. Como el dispositivo es flexible, los científicos pueden aplicar una fuerza de vacío a los canales laterales, de modo que los canales centrales se expandan y se contraigan, tal como los pulmones humanos. El equipo ha demostrado que estas fuerzas mecánicas afectan el comportamiento de las células. En el caso de las células del pulmón, la respiración mecánica les ayuda a absorber las partículas que fluyen en la cámara de aire.

Más recientemente, el instituto ha desarrollado un intestino humano en un microchip. El canal central del dispositivo, en el que se alinean las células humanas, se puede someter a movimientos ondulatorios que imitan el movimiento de los intestinos durante la digestión. En el chip, las células forman estructuras digitiformes conocidas como vellosidades, que son importantes para la absorción de nutrientes y otros compuestos. Estas estructuras no se forman cuando se cultivan las células en un recipiente de vidrio, lo que implica que las células se sienten más a gusto en el dispositivo. Los científicos también pueden hacer desarrollar las bacterias intestinales comunes junto a las células intestinales en el canal. En una placa de cultivo, las bacterias suelen superar a las células humanas, dice Ingber, «ahora podemos estudiar interacciones mucho más complejas.»

Individualmente, cada órgano chip les da a los investigadores la oportunidad de estudiar las células humanas en un entorno más natural y probar cómo responden a los fármacos y las toxinas. Pero Ingber está trabajando en dirección de una visión más grandiosa, en la que varios de los chips estén unidos entre sí. Conectando las versiones de un corazón, un pulmón, un intestino, un riñón, y más, en microfluidos, Ingber y sus colaboradores creen que podrán estudiar mejor cómo el cuerpo procesa y responde a diversos compuestos.

Uno de los proyectos en curso con Kevin Kit Parker, miembro de la facultad de Wyss, es para probar los efectos negativos sobre el corazón de los medicamentos inhalados, un problema de larga data en el descubrimiento de fármacos. «La toxicidad cardíaca es, en realidad, la principal causa de fracaso de las drogas, independientemente de a qué se orienten», dice Ingber.

Fuente: Technology Review. Aportado por Eduardo J. Carletti

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