La tecnología Organs-On-A-Chip está cambiando la investigación médica

Se ha reconocido ampliamente que los modelos animales para probar drogas 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 tienen costos considerables, lo que significa que algunos medicamentos tal vez 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 con animales y acelerar los ensayos con medicamentos. Sus experimentos muestran que esta emergente tecnología naciente a menudo puede predecir la respuesta del cuerpo a drogas y enfermedades sin usar sujetos vivos. La industria farmacéutica está expresando interés en esta tecnología de salud en ciernes, que está ayudando a alimentar su innovación.

Organ-On-A-Chip para pruebas de drogas

Un órgano en un chip es un dispositivo creado utilizando métodos de fabricación de microchips. Contiene cámaras perfundidas continuamente revestidas por células humanas vivas. Del 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 cultivadas en una placa de Petri).

Los científicos ya han desarrollado diferentes órganos en fichas: 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 similar a la sangre y el otro al aire. Esto proporciona a los científicos una idea de la parte del pulmón donde se produce 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 forma muy parecida a un pulmón humano, replicando la función del órgano vivo.

La tecnología Órganos en los chips se origina en los laboratorios del Instituto Wyss para Ingeniería Biológica Inspirada en la Universidad de Harvard. Algunas compañías comerciales ahora están fabricando chips que replican un órgano enfermo también. Otros se están centrando en la forma en que los medicamentos, ya aprobados y recién desarrollados, se comportan en estos dispositivos en comparación con el cuerpo humano. A medida que las compañías farmacéuticas acuerdan que invertir en la tecnología de los chips es una actividad que vale la pena, una mayor inversión y las posteriores mejoras harán que los órganos con chips sean incluso 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 potencialmente para analizar 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 inmunoterapéuticos y oncológicos, conocidos por los posibles efectos secundarios relacionados con la coagulación de la sangre.

Los recientes avances en el crecimiento de órganos rudimentarios a partir de células madre también podrían ser compatibles con la tecnología de órgano en un chip. Los experimentos muestran que las células madre humanas pueden programarse para producir diferentes tipos de tejidos. Aunque pasará algún tiempo antes de que esta técnica se pueda utilizar para desarrollar órganos personalizados para pacientes trasplantados, ya se puede aplicar para desarrollar tejido humano para modelos de órgano en un chip.

¿Pronto habrá Human-on-A-Chip?

Los científicos del Instituto Wyss están trabajando en un proyecto ambicioso: están estudiando la posibilidad de vincular diferentes órganos en chips para crear una réplica de todo el cuerpo humano.

Esto podría ayudar a los ensayos de drogas de una manera sin precedentes. Múltiples "sujetos" in vitro podrían ser probados y analizados por su respuesta a cierto medicamento en un corto período de tiempo.

La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. También ha explorado Homo chippiens 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.

Por el momento, casi cualquier fármaco nuevo aún necesita someterse a un largo ensayo clínico, así como probarse primero en humanos antes de que llegue al mercado. El desarrollo de órganos humanos en miniatura podría acortar el proceso de desarrollo omitiendo una parte del protocolo de prueba de un nuevo medicamento. Algunos expertos, sin embargo, advierten que los chips no pueden capturar la complejidad total de un órgano humano y que esta tecnología tiene limitaciones que deberán abordarse antes de que se vuelvan útiles como verdaderas alternativas a los órganos reales.