Humano en un chip

(Crédito: U.S. Army)

Científicos del ejército de los Estados Unidos en el Centro Químico Biológico Edgewood (ECBC) y colaboradores académicos están realizando investigaciones con organoides (pequeñas muestras de tejido humano) en microchips.

La investigación “humano en un chip” se centra en construcciones de órganos humanos in vitro (para el corazón, el hígado, el pulmón y el sistema circulatorio) en comunicación entre sí. El objetivo es evaluar la eficacia y la toxicidad de los fármacos en una forma que sea relevante para los seres humanos y su capacidad para procesar estos fármacos.

“Los modelos de selección se utilizarán para evaluar la eficacia y seguridad de los procedimientos médicos y medidas de mitigación para el soldado y la nación en su conjunto”, dijo el Dr. Harry Salem, director científico de Ciencias de la Vida en  ECBC.

Cada órgano-en-un-chip es aproximadamente del tamaño de un dedo y es un “organoide” (una estructura que se asemeja a un órgano en apariencia o la función), diseñado para imitar las propiedades de un órgano humano real.

Los organoides se crean utilizando células madre pluripotentes inducidas a partir de células adultas de la piel. Comprenden múltiples capas de células que crecen sobre una membrana, conectados entre sí por pequeños canales de microfluidos (micro) que replican la función de los vasos sanguíneos.

El propósito principal es dejar a un lado la investigación con animales. De acuerdo con Salem, los compuestos muy a menudo se comportan de manera diferente en las personas que lo hacen en los animales. Por esa razón, se utilizan los estudios humanos de estimación pero no siempre reflejan con precisión la respuesta humana. Debido a las diferencias específicas de la especie por el cual los compuestos se metabolizan, un fármaco probado en una rata de laboratorio no siempre se traduce bien a un ser humano.

En algunos casos, ninguna prueba con animales puede imitar la respuesta humana. El asma, por ejemplo, es una enfermedad exclusivamente humana. Debido a que el humano-en-un-chip está compuesto de células humanas, es la segunda mejor opción. El tejido humano reacciona como tejido humano.

Nuevos modelos para predecir la toxicidad

Los investigadores anticipan que los nuevos modelos predictivos de toxicidad serán el resultado de la prueba más exacta de humano-en-un-chip, ahorrando tiempo y dinero. Los productos farmacéuticos probados en animales no funcionan en los seres humanos el 90 por ciento de las veces. Esta tecnología se traducirá en una menor cantidad de fallas. Los científicos serán capaces de reducir sus esfuerzos de investigación determinando qué terapias serán efectivas o fallarán desde el inicio mismo del proceso de pruebas, dicen los investigadores.

Este centro alberga los únicos laboratorios en los Estados Unidos que la Convención sobre Armas Químicas permite para producir agentes de guerra química para fines de prueba. El ECBC pondrá a prueba el ser humano-en-un-chip contra agentes de guerra química para aprender más sobre cómo responderá el cuerpo a la exposición al agente y explorar varias opciones de tratamiento.

“El humano-en-un-chip promete acelerar el ritmo de la investigación y los avances científicos,” dijo el Dr. Russell Dorsey, microbiólogo y uno de los científicos que realizan el ensayo in vitro en ECBC, dijo. “En el aspecto militar, nuestra investigación humano-en-un-chip salvará muchas vidas de los combatientes ‘.”

El centro estará colaborando con el Instituto de Investigación Médica de Defensa Química del Ejército de Estados Unidos, Wake Forest, Harvard y la Universidad de Michigan en el diseño de chips.

El proyecto de investigación durará cinco años y es financiado por la Agencia de Defensa para Reducción de Amenazas.

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