Utilizando el mismo conocimiento que han empleado para construir nuevos órganos para pacientes, científicos del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa y sus colegas han diseñado micro corazones, pulmones e hígados que potencialmente pueden usarse para probar nuevos medicamentos. Al combinar los micro-órganos en un sistema monitoreado, los investigadores pretenden imitar cómo responde el cuerpo humano a los medicamentos.
El objetivo del conocido como “cuerpo en un chip”, es ayudar a reducir el costo y la tasa de fallas del 90% que las compañías farmacéuticas enfrentan al desarrollar nuevos medicamentos.
Actualmente los compuestos farmacológicos se seleccionan en el laboratorio usando células humanas y luego se prueban en animales. Pero ninguno de estos métodos replica adecuadamente cómo las drogas afectan los órganos humanos. En muchos casos, durante la prueba de nuevos candidatos a medicamentos, y algunas veces incluso después de que los medicamentos han sido aprobados para su uso, los medicamentos tienen efectos tóxicos inesperados en los tejidos que no son directamente atacados por los propios medicamentos.
“Existe una necesidad urgente de sistemas mejorados para predecir con precisión los efectos de las drogas, los productos químicos y los agentes biológicos en el cuerpo humano”, dijo Anthony Atala, director del Instituto e investigador principal de varias instituciones en el proyecto de chips.
En Scientific Reports, el equipo de investigación informó sobre el éxito del diseño de órganos 3D de tamaño micro, conocidos como organoides, que se conectan en una sola plataforma para controlar su funcionamiento. Este es el primer éxito informado que utiliza estructuras de órganos tridimensionales, que se sabe que funcionan mejor y modelan con mayor precisión el cuerpo humano.
Los organoides se colocan en un sistema sellado y monitoreado, completo con una cámara en tiempo real. Un líquido lleno de nutrientes que circula a través del sistema mantiene vivos los organoides y se usa para introducir terapias farmacológicas potenciales en el sistema.
Los científicos llevaron a cabo múltiples escenarios para garantizar que el sistema de cuerpo en un chip imita una respuesta multi-órganos. Por ejemplo, introdujeron un medicamento utilizado para tratar el cáncer en el sistema. Conocido por causar cicatrices en los pulmones, el medicamento también afectó inesperadamente al corazón del sistema. Sin embargo, un experimento de control que usa solo el corazón no mostró dicha respuesta.
Los científicos teorizan que la droga hace que el pulmón libere proteínas inflamatorias que después circulan por todo el sistema. Como resultado, el corazón aumentó los latidos y luego se detuvo por completo, lo que indica un efecto secundario tóxico.
“Esto fue completamente inesperado, pero es el tipo de efecto secundario que se puede descubrir con este sistema, durante el desarrollo de medicamentos”, dijo Aleks Skardal, profesor asistente en el Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa.
Los científicos están trabajando para aumentar la velocidad del sistema a gran escala y añadir otro tipo de órganos.