Ingeniería. Técnicas de esta disciplina ayudan a desarrollar dispositivos que imitan funciones de órganos; permiten predecir efectos de las drogas.
LETICIA COSTA DELGADO
La actividad del pulmón humano y su reacción ante la formación de un edema (presencia de líquido) fue reproducida en un microchip por científicos de la Universidad de Harvard. Podrían utilizarlo para probar fármacos sin recurrir a animales.
El edema pulmonar es una afección mortal en la que los pulmones se llenan de líquido y se forman coágulos sanguíneos. Esta alteración en el normal funcionamiento de los pulmones fue reproducida en un microchip por científicos de la Universidad de Harvard. Los resultados obtenidos merecieron la tapa de la revista Science Translational Medicine de esta semana.
La investigación se enmarca en un estudio de largo alcance que busca diseñar modelos tecnológicos para probar medicamentos y, en un futuro, prescindir de estudios en animales. Más que un fin altruista el objetivo es ahorrar miles de dólares y decenas de años invertidos en estudios.
“El desarrollo de drogas seguras y efectivas suele estar obstaculizado por modelos animales que suelen conducir al fracaso de los compuestos cuando llegan a estudiarlos en humanos”, comentó a El País Geraldine Hamilton, directora del Programa de órganos en chips del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard.
Hamilton, coautora del estudio, comentó que antes de abandonar los ensayos animales las autoridades de salud necesitan diseñar un sistema alternativo tan o más preciso que los modelos animales.
Por eso desde 2010 trabaja junto a su equipo en el desarrollo de chips que reproducen las funciones de órganos humanos. Pero no había podido demostrar que fueran útiles para probar medicamentos.
“El avance ahora fue que por primera vez demostramos que podemos reproducir una patología compleja en un órgano creado en un chip, y después utilizarlo tanto para identificar efectos tóxicos de una droga como para buscar fármacos que eviten la toxicidad”, explicó Hamilton.
CÓMO FUNCIONA. El pulmón en un chip es un dispositivo de cristal transparente y flexible del tamaño de un pendrive que contiene una serie de canales huecos.
En el canal superior, por cuyo centro circula aire, hay células de pulmón. En el otro, células sanguíneas. Ambos estás separados por una membrana delgada, porosa y flexible y a los costados tienen una suerte de bomba de vacío que recrea la forma en que los pulmones se expanden y retraen.
Este pulmón electrónico imita el transporte de oxígeno, las funciones de barrera frente a los líquidos y la producción de sustancias que lo ayudan a a abrirse y cerrarse así como a responder frente a bacterias y toxinas.
Para probar su utilidad en el testeo de fármacos, Hamilton y su equipo aplicaron dentro del chip un medicamento oncológico (la interleucina-2), que provoca edema pulmonar como efecto secundario.
Cuando lo inyectaron en el canal de la sangre, el líquido se filtró a través de la membrana de tejido y redujo el volumen de aire en el canal de los pulmones, comprometiendo el transporte de oxígeno.
La misma reacción se desencadena en el cuerpo humano cuando aplican una dosis similar en el mismo período de tiempo. Además, las proteínas del plasma (medio líquido de la sangre) irrumpieron en el canal de aire del chip y formaron coágulos tal cual sucede en los pacientes.
Para la científica estadounidense lo más destacable es que pudieron controlar el trastorno mediante un fármaco. Tras aplicar un medicamento que está siendo sometido a estudios (conocido como GSK2193874) obtuvieron los mismos resultados que en ensayos animales.
“Este tipo de demostraciones son justamente las que la industria farmacéutica y la Agencia de medicamentos y alimentos de Estados Unidos (FDA por su sigla en inglés) necesitan antes de considerar seriamente la posibilidad de reemplazar los estudios animales por órganos creados en chips”, señaló Hamilton.
A FUTURO. Los científicos de Harvard trabajan en un proyecto para integrar 10 órganos creados en chips y vincularlos entre sí para imitar de forma más precisa la fisiología del cuerpo humano.
La experta estadounidense señaló que sería una forma de diseñar un instrumento automatizado que controle el flujo de líquidos y la vitalidad celular mientras analizan funciones bioquímicas complejas.
“Como alternativa a los ensayos que fallan en predecir las respuestas humanas, este `humano en un chip` podría ser utilizado para obtener respuestas rápidas ante potenciales nuevos fármacos, aportando información crítica sobre su seguridad y eficacia”. La tecnología aún está en desarrollo pero la meta está fijada.
Reducir tiempos y costos
G. HAMILTON
El desarrollo de drogas seguras y efectivas muchas veces es obstaculizado por la poca capacidad de los modelos animales actuales para predecir la respuesta del cuerpo humano. Eso hace que, más tarde, los componentes de los potenciales fármacos fracasen al someterlos a estudios con personas. Dado el tremendo costo que tiene el desarrollo de las drogas y el largo tiempo que implica, muchas compañías farmacéuticas y agencias gubernamentales están comenzando a reconocer como una necesidad crucial el desarrollo de nuevas tecnologías que puedan definir con rapidez y precisión la seguridad y las eficacia de las drogas sometidas a estudios. Por eso creamos toda una línea de lo que llamamos organ on chip (órgano en un chip), incluyendo chips de riñón , hígado, corazón, estómago y pulmón en un chip. El gol será reducir la alta y costosa tasa de deserción de los compuestos dentro de la industria farmacéutica.
El País Digital
http://www.elpais.com.uy/121110/pciuda-674880/informe/prueban-farmaco-en-un-chip-que-actua-como-un-pulmon/
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