Tienen un tamaño similar a la micromemoria de una computadora, pero por sus circuitos viajan células humanas. Pueden simular los latidos del corazón, la acción de los pulmones y hasta monitorear el funcionamiento del hígado. Es que, aunque parezcan salidos de una película de ciencia ficción, los órganos humanos en chips ya tienen vida en los laboratorios. En este proyecto está trabajando desde hace dos años la médica argentina Solange Massa, junto a un equipo de científicos liderados por el doctor Ali Khademhosseini, en la Harvard-MIT Division of Health Sciences Technology de Estados Unidos.
Los dispositivos en tres dimensiones intentan replicar la función de cada órgano en el cuerpo humano y son utilizados para probar fármacos, simular enfermedades y, en un futuro cercano, para la medicina personalizada. Los chips están compuestos por un polímero transparente e internamente contienen canales huecos que se revisten con tejidos y células vivas que imitan la fisiología del órgano.
“Los pequeños organoides artificiales son creados con células humanas y biomateriales (hidrogeles y proteínas estructurales similares a las que se encuentran en los humanos) y luego son monitoreados mediante un sistema de sensores que indican cómo reaccionarán ante el uso de distintas drogas en diferentes concentraciones. Es decir, tienen la potencialidad para predecir qué efecto tóxico tendrá el medicamento en el ser humano”, explicó a PERFIL Massa, becaria de investigación del laboratorio de Khademhosseini.
Experimentos. Cada nuevo medicamento que sale al mercado tiene diferentes fases de prueba antes de llegar a los ensayos clínicos en humanos. Tradicionalmente, para verificar si una droga será eficaz se utilizan cultivos celulares y ensayos en animales. “Los órganos en chip son una tercera opción más realista y hacen que las células se sientan ‘como en casa’ al proveerles una estructura tridimensional y un andamiaje en el cual desarrollarse, así como un sistema de perfusión que intentará replicar el flujo sanguíneo que llega a nuestros órganos”, detalló Massa, graduada de la Facultad de Ciencias Biomédicas en la Universidad Austral.
Los cultivos de células 2D tienen una superficie plana y estática; por lo tanto, difieren de la estructura tridimensional de los órganos, mientras que en los animales no se puede predecir con exactitud el resultado. Es que, según explica Massa, “frente a un mismo estímulo muchas veces un organismo animal reacciona diferente al humano; por lo tanto, no son apropiados para evaluar el efecto de un fármaco o una enfermedad”. Por eso, muchos proyectos farmacológicos fracasan en la fase de pruebas con humanos aunque hayan superado los ensayos previos.
En el laboratorio del doctor Ali Khademhosseini crearon un órgano en chip que replica un corazón, un hígado y vasos sanguíneos. Además, junto al instituto Wake Forest y otros colaboradores están trabajando en modelos de pulmón, de arterias (para estudiar la hipertensión) y de tumores.
Uno de los objetivos del proyecto, conocido como XCEL – y que forma parte de un fondo de inversión del Departamento de Defensa de los EE.UU.–, es desarrollar un humano en un chip. “Será la conexión de todos o al menos los principales órganos en chip mediante un sistema de tubos muy pequeños que actuarían como vasos sanguíneos. De esta manera, cada vez que una droga es inyectada en el sistema se podrá analizar cómo impactará en cada uno de los órganos tanto individual como colectivamente”, detalló.
Aunque todavía están en fase experimental, los chips comenzaron a pisar fuerte en la industria farmacéutica y algunas empresas ya los utilizan para testear nuevas drogas. “Es una tecnología muy nueva, pero creo que de cinco a diez años hacia delante podrán ser parte de las pruebas toxicológicas estándar. A largo plazo se tratará de generar chips que sean confiables y, asimismo, reducir los costos de investigación y el uso de animales”, concluyó Massa
Medicina personalizada
Los órganos en chip también permiten el estudio de diversas enfermedades. “Las plataformas automatizadas pueden replicar modelos de cáncer o de enfermedades vasculares o pulmonares”, detalló Massa. La técnica también promete tener futuro en el campo de la medicina personalizada. “Con las nuevas células iPSC (células madre pluripotentes inducidas) los chips podrían ser personalizados y obtendremos una plataforma de X persona con células que provengan de ese donante. De esta forma, sabremos cómo cada ser humano responde a los distintos fármacos”, agregó.
Además de ser un invento novedoso para la biomedicina, han logrado conquistar al mundo del diseño. En junio de 2015, en el concurso anual del Museo del Diseño de Londres, que distingue los proyectos e innovaciones más valiosos en moda, tecnología, arquitectura y transporte, el “pulmón en un chip” fue elegido como el mejor diseño del año. Este fue desarrollado por el Instituto Wyss, un centro dependiente de la Universidad de Harvard que desarrolla aplicaciones de ingeniería basadas en sistemas biológicos.