Órganos en un chip y evolución de la investigación médica

Se ha reconocido ampliamente que los modelos animales para probar medicamentos y otros tratamientos médicos tienen varios defectos graves. En algunos casos, estos métodos son poco éticos y crueles. Además, estos estudios no siempre son capaces de predecir con precisión la fisiología humana. Muchos de estos estudios conllevan costos extensos, lo que significa que es posible que algunos medicamentos nunca lleguen a la fase de prueba.

Investigadores de todo el mundo han estado trabajando en el desarrollo de órganos humanos en miniatura que podrían reemplazar las pruebas en animales y acelerar los ensayos con drogas. Sus experimentos muestran que esta tecnología emergente emergente a menudo puede predecir la respuesta del cuerpo a las drogas y enfermedades sin utilizar sujetos vivos. La industria farmacéutica está expresando interés en esta tecnología de salud en ciernes, que está ayudando a impulsar su innovación.

Organ-on-A-Chip para pruebas de drogas

Un órgano en un chip es un dispositivo creado con métodos de fabricación de microchips. Contiene cámaras perfundidas continuamente revestidas por células humanas vivas. El tamaño de una pequeña tarjeta de memoria para computadora, este dispositivo imita la biología y las funciones de los órganos reales y es una actualización de los sistemas existentes actualmente en uso (como las células vivas que crecen en una placa de Petri).

Los científicos ya han desarrollado diferentes órganos-en-chips: el pulmón, el corazón, el intestino y el hígado. El pulmón en un chip, por ejemplo, contiene células pulmonares y capilares con un lado expuesto a un medio parecido a la sangre y el otro al aire. Esto proporciona a los científicos una idea de la parte del pulmón donde ocurre el intercambio de gases. Esta es el área donde a menudo ocurren problemas pulmonares, como infecciones y cáncer. Lung-on-a-chip es flexible, por lo que se estira y se contrae de manera muy parecida a un pulmón humano, replicando la función del órgano vivo.

La tecnología de órganos en chips se origina en los laboratorios del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica en la Universidad de Harvard. Algunas compañías comerciales ahora están fabricando chips que también replican un órgano enfermo. Otros se centran en la forma en que los medicamentos, tanto los ya aprobados como los recientemente desarrollados, se comportan en estos dispositivos en comparación con el cuerpo humano. Dado que las compañías farmacéuticas están de acuerdo en que invertir en tecnología de chips es una actividad digna, una mayor inversión y las mejoras posteriores harán que los órganos en chips sean aún más útiles en el futuro.

El año pasado, Emulate, Inc. anunció una colaboración de investigación con Johnson & Johnson y el Instituto Wyss para evaluar su plataforma de trombosis en un chip que podría usarse para probar medicamentos que se sabe que causan coágulos de sangre. El chip modela diferentes factores que podrían contribuir al desarrollo de un coágulo de sangre. Si tiene éxito, esta tecnología podría usarse en ensayos clínicos de medicamentos para minimizar el riesgo causado por algunos medicamentos, como los medicamentos de inmunoterapia y oncología, conocidos por los posibles efectos secundarios relacionados con la coagulación sanguínea.

Los avances recientes en el crecimiento de órganos rudimentarios a partir de células madre también podrían ser compatibles con la tecnología de órgano en chip. Los experimentos muestran que las células madre humanas pueden programarse para producir diferentes tipos de tejido. Si bien tomará algún tiempo antes de que esta técnica se pueda usar para cultivar órganos personalizados para pacientes de trasplante, ya se puede aplicar para cultivar tejido humano para modelos de órgano en chip.

¿Habrá pronto un humano en un chip?

Los científicos del Instituto Wyss ahora están trabajando en un proyecto ambicioso: están buscando unir diferentes órganos-en-chips para crear una réplica de todo el cuerpo humano. Esto podría ayudar a los ensayos de drogas de una manera incomparable.Múltiples "sujetos" in vitro podrían analizarse y analizarse para determinar su respuesta a un determinado fármaco en un corto período de tiempo.

Homo chippiens, como el modelo ha sido denominado con humor, también ha sido explorado por la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. como un modelo alternativo para estudiar los efectos de las toxinas ambientales, como los efectos que la dioxina y el Bisfenol A (BPA) tienen en el hígado humano.

En este momento, casi cualquier medicamento nuevo aún necesita someterse a un largo ensayo clínico, así como a ser probado en seres humanos antes de que llegue al mercado. El desarrollo de órganos humanos en miniatura puede acortar el proceso de desarrollo al saltarse una parte del protocolo de prueba de un nuevo fármaco. Sin embargo, algunos expertos advierten que los chips no pueden capturar toda la complejidad de un órgano humano y que esta tecnología tiene limitaciones que deben abordarse antes de que sean útiles como verdaderas alternativas a los órganos reales.