 |
| Fuente: Wyss Institute |
Los estudios clínicos tardan años en completarse, y probar un solo compuesto puede costar más de $2 mil millones. Mientras tanto, se pierden más de 100 millones de vidas de animales y el proceso a menudo no puede predecir las respuestas humanas porque los modelos animales tradicionales no imitan con precisión la fisiopatología humana. Entonces, el 90% de las nuevas drogas que fueron seguras y efectivas en animales fallan en las pruebas clínicas con humanos debido a estas diferencias. Por estas razones, existe una gran necesidad de formas alternativas para modelar las enfermedades humanas in vitro a fin de acelerar el desarrollo de nuevos medicamentos y avanzar en la medicina personalizada.
Hay un movimiento emergente de biotecnología que promete transformar la ciencia médica y modificar radicalmente el arduo proceso de traer nuevos medicamentos, alimentos y cosméticos al mercado. Los investigadores del Instituto Wyss y un equipo multidisciplinario de investigadores académicos y gubernamentales y un grupo de empresas han diseñado chips que imitan la microarquitectura y las funciones de los órganos humanos vivos, incluidos los pulmones, el intestino, los riñones, la piel, el corazón, la médula ósea, la barrera hematoencefálica, el sistema reproductivo femenino, entre otros.
Estos chips llamados órganos en un chip (OOC por sus siglas en inglés) son pequeños, cerca del tamaño de un pen drive o memoria USB, y podrían revolucionar el desarrollo de fármacos, el modelado de enfermedades, las pruebas en animales de laboratorio y la medicina personalizada.
Los OOC poseen células humanas vivas en un micro ambiente diseñado y elaborado de polímeros flexibles y traslúcidos. Cada chip presenta pequeños canales huecos de menos de un milímetro de diámetro llenos de células humanas vivas extraídas de un órgano en particular. Cuando los nutrientes, aire, sangre y componentes de prueba son bombeados a través de estos canales, el chip recrea lo que está sucediendo dentro del sistema de tejidos en el cuerpo humano.
Debido a que los microdispositivos son translúcidos, proporcionan una ventana al funcionamiento interno de los órganos humanos.
Por otra parte, los OOC pueden reducir los costos del desarrollo de fármacos para combatir enfermedades. Sólo alrededor de 1 de cada 10 medicamentos que ingresan en ensayos clínicos obtienen la aprobación de la FDA, según FDAReview.org.
APLICACIONES DE LOS OOC
- Modelar enfermedades
- Fabricar medicamentos diseñados específicamente para pacientes individuales
- Permitir el monitoreo molecular y funcional de los órganos y tejidos
- Apreciar imágenes en tiempo real de células vivas en alta resolución
- Probar los efectos específicos de drogas con gran precisión y velocidad
- Probar nuevos desarrollos en la industria cosmética y drogas, y encontrar los efectos de químicos en el tejido humano
- Imitar las fisiopatologías específicas de humanos
- Identificar nuevos objetivos terapéuticos dentro de un órgano
- Modelar infecciones con virus clínicamente relevantes para identificar estrategias virales y vulnerabilidades
- Investigar cómo los factores ambientales como el humo del cigarrillo afectan la salud y fisiología del tejido en pacientes individuales como se muestra en una máquina para fumar que imita con precisión el comportamiento del fumador humano y su impacto en las funciones de la vía aérea pulmonar humana.
ALGUNAS EJEMPLOS
1. Pequeños pulmones
 |
| Fuente: The Scientist |
Un chip de alveolo pulmonar con canales llenos de aire (amarillo) y medios llenos de sangre (azules), ambos alineados con células humanas para imitar la función a nivel de órgano. Wyss Institute y Universidad de Harvard
2. Emulación de ojos
 |
| Fuente: The Scientist |
Un ojo en un chip, con canales microfluídicos (amarillo) que aportan nutrientes a las células ubicadas en el andamio circular en el centro. El equipo también ha unido un paréntesis de microingeniería que imita el parpadeo de este chip. Universidad de Pensilvania.
3. Imitando la menstruación
 |
| Fuente: The Scientist |
EVATAR, un modelo de bolsillo del sistema reproductivo femenino. Fluido similar a sangre (azul) fluye a través de pozos que contienen mini órganos. Northwestern University
4. Interconectado
 |
| Fuente: The Scientist |
Una plataforma multiorgan conectada al software asociado. Cada pozo contiene un sistema fisiológico en miniatura, como el pulmón, el intestino o el sistema nervioso central. El fluido que fluye a través de los canales imita el gasto cardíaco fisiológico. MIT
CUERPO HUMANO EN UN CHIP
Para imitar la interconexión de los órganos con los humanos, los investigadores de Wyss también han desarrollado un instrumento automatizado para unir múltiples OOC junto a sus canales vasculares comunes. Este instrumento, diseñado para imitar la fisiología de todo el cuerpo, controla el flujo de fluidos y la viabilidad celular al tiempo que permite la observación en tiempo real de los tejidos cultivados y la capacidad de analizar respuestas bioquímicas y fisiológicas complejas interconectadas en diez órganos diferentes. Este enfoque holístico del "cuerpo humano en un chip" se utilizará para evaluar rápidamente las respuestas sistémicas a los nuevos candidatos a fármacos, proporcionando información de mayor nivel sobre su seguridad y eficacia. Esto permitirá a los científicos estudiar los mecanismos biológicos y comportamientos fisiológicos de múltiples órganos en el cuerpo humano en formas que nunca se habían visto antes.
SUPERANDO OBSTÁCULOS REGULATORIOS
Además de los desafíos de crear y usar OOC, también pueden surgir problemas con su adopción, con la validación vista por muchos como uno de los mayores obstáculos. Se espera que estos esfuerzos de colaboración entre investigadores, la industria y los reguladores ayuden a facilitar la adopción generalizada de estos modelos.
EL FUTURO
La ciencia naciente, ahora evaluada por la FDA, ofrece una forma menos costosa de consumir medicamentos, alimentos, cosméticos y suplementos dietéticos para probar su eficacia y toxicidad, con el objetivo de mejorar enormemente el cultivo celular tradicional.
Los OOC podrían sentar las bases para el futuro de la medicina personalizada, con la integración de las células derivadas de los pacientes en los dispositivos.
Con desarrollos continuos, también podrían ser la clave para reducir el uso de animales en investigaciones farmacéuticas, así como estudios de toxicología. En el mediano y largo plazo, la mayor adopción de modelos de OOC a lo largo del tiempo podría conducir a una disminución paralela en la cantidad de ensayos basados en animales en una serie de aplicaciones.
Fuentes:
Wyss Institute https://goo.gl/r4hT4w
The Scientist https://goo.gl/Ku15hM
Technology Networks https://goo.gl/4EnXrk
No hay comentarios:
Publicar un comentario