Órganos humanos en chips

Trabajan en órganos humanos en chips para llegar al cuerpo humano en un chip

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Microchips con células humanas vivas podrían revolucionar el desarrollo de fármacos, el modelado de enfermedades y la medicina personalizada.

Los estudios clínicos tardan años en completarse y probar un solo compuesto puede costar más de US$2 mil millones.

Mientras tanto, se pierden innumerables vidas animales y el proceso a menudo no puede predecir las respuestas humanas porque los modelos animales tradicionales a menudo no imitan con exactitud la fisiopatología humana.

Por estas razones, existe una amplia necesidad de formas alternativas de modelar las enfermedades humanas in vitro a fin de acelerar el desarrollo de nuevos fármacos y avanzar la medicina personalizada.

Los investigadores del Instituto Wyss y un equipo multidisciplinario de colaboradores han diseñado microchips que recapitulan la microarquitectura y las funciones de los órganos humanos vivos, incluyendo el pulmón, el intestino, el riñón, la piel, la médula ósea y la barrera hematoencefálica.

Estos microchips, llamados “órganos en chips”, ofrecen una alternativa potencial a los ensayos con animales tradicionales.

Cada órgano individual en chip está compuesto por un polímero flexible transparente del tamaño de un memory stick de computador que contiene canales microfluídicos huecos alineados por células humanas vivas conectadas con una vasculatura artificial revestida con células endoteliales humanas y se les pueden aplicar fuerzas mecánicas.

Imitan el microambiente físico de los órganos vivos, incluyendo los movimientos respiratorios en los pulmones y las deformaciones similares al peristaltismo en el intestino.

Debido a que los microdispositivos son translúcidos, proporcionan una ventana al funcionamiento interno de los órganos humanos.

Con su capacidad de albergar y combinar los diferentes tipos de células y tejidos que componen los órganos humanos, los órganos en chips presentan un microambiente ideal para imitar las patofisiologías humanas específicas y permiten el análisis a escala molecular y celular y la identificación de nuevos objetivos terapéuticos dentro de un órgano in vitro.

Incluso permiten recrear interfaces terapéuticamente relevantes como la barrera hematoencefálica para facilitar el descubrimiento de nuevas plataformas de administración de fármacos o cultivar microbiomas vivos durante largos períodos de tiempo en contacto directo con células intestinales humanas vivas para comprender cómo estos microbios influyen en la salud o la enfermedad.

Modelado de infecciones con virus clínicamente relevantes para identificar estrategias y vulnerabilidades virales.

También abren nuevas posibilidades para investigar cómo los factores ambientales como el humo del cigarrillo afectan la salud de los tejidos y la fisiología en pacientes individuales, como se muestra en una máquina de fumar que imita precisamente el comportamiento humano de fumar y su impacto en las funciones de las vías respiratorias humanas del pulmón.

Para imitar la interconexión de los órganos dentro de los seres humanos, los investigadores de Wyss también han desarrollado un instrumento automatizado para vincular múltiples órganos en chips 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, mientras que permite la observación en tiempo real de los tejidos cultivados y la capacidad de analizar complejas respuestas bioquímicas y fisiológicas interconectadas a través de 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 nivel superior sobre su seguridad y eficacia.

El trabajo actual en el Instituto Wyss se centra ahora en desarrollar modelos específicos de enfermedades humanas y aprovechar la plataforma de órgano en chip para identificar nuevos objetivos terapéuticos y biomarcadores clínicos, facilitar el desarrollo de vacunas, desarrollar nuevos sistemas de administración de fármacos específicos de órganos y explorar el potencial de la tecnología para la medicina personalizada.

Los investigadores de Wyss también están investigando el uso de la fabricación digital para automatizar la fabricación de los órganos en los chips y aumentar la complejidad de los dispositivos, como lo demuestra el desarrollo del primer órgano totalmente impreso en 3D en un chip – un corazón en un chip que incluye sensores.

Fuente: Instituto Wyss

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