"Organs-on-Chips", agregado en mayo pasado a la colección del Museo de Arte Moderno de la ciudad de Nueva York y ganador del Premio de Diseño 2015 del Museo de Diseño de Londres, ha mantenido su diseño "clásico" a lo largo de los años,pero ha crecido en complejidad gracias a los avances recientes. La familia de chips, que son dispositivos microfluídicos que contienen canales huecos revestidos por células humanas vivas, ahora incluye todo, desde un pulmón en un chip hasta un intestino en un chip.una barrera hematoencefálica en un chip. Cada dispositivo reconstituye esencialmente una interfaz funcional entre dos tejidos humanos vivos, uno de los cuales está revestido por células de los vasos sanguíneos que contienen fluidos fluidos con nutrientes que sostienen la vida, mientras que todo el dispositivo imita lo físicoentorno movimientos respiratorios en el pulmón, peristaltismo en el intestino de los órganos vivos dentro del cuerpo humano.
Si bien algunos sugieren que los dispositivos simplifican en exceso la biología humana, mediante la ingeniería inversa de la estructura de los órganos, los chips han podido reconstituir funciones complejas a nivel de órganos, lo que ha llevado a nuevas ideas sobre lo que es y lo que no es necesario para que la vida funcioneEn un comentario, publicado el 10 de marzo en Celda - parte de un número especial sobre la biología de la comunicación - Donald Ingber, director del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en la Universidad de Harvard, describe cómo los órganos en chips ofrecen una nueva y poderosa forma de analizar la función del órgano y los humanosfisiopatología, además de proporcionar una forma potencial de reemplazar las pruebas en animales y avanzar en la medicina personalizada.
"No estamos tratando de reconstruir un órgano humano", dice Ingber. "Estamos tratando de desarrollar entornos de cultivo para células humanas vivas con las características de diseño mínimas que los inducirán a reconstituir estructuras y funciones a nivel de órganos para imitar elfisiología que vemos en el cuerpo humano "
Ingber considera que modelar un órgano humano es un desafío a nivel de sistema. Si bien los avances recientes en los organoides brindan nuevas oportunidades para observar y manipular el desarrollo de tejido humano in vitro, los investigadores pueden usar órganos en chips para estudiar cómo múltiples tipos diferentes de células y célulaslos tejidos, incluidos el epitelio, el endotelio vascular, las células inmunes y los microbios comensales y patógenos, se comunican para regular la fisiopatología en organismos completos. "La comunicación en biología es transferencia de información", dice. "Ya sea en el tejido molecular, celular,, órgano o el nivel de todo el cuerpo, lo que hace que la vida sea que esa información se integre en escalas de múltiples tamaños y en múltiples niveles de complejidad ".
Por ejemplo, el pulmón en un chip, desarrollado por Ingber en 2010 con el ingeniero biomédico Dongeun Dan Huh, comenzó con el mínimo de dos tejidos estrechamente yuxtapuestos: uno una capa de células de saco de aire pulmonar y elotras células de los vasos sanguíneos: en un dispositivo de dos canales en el que las células de los pulmones están cubiertas por aire, y el medio fluido que contiene glóbulos blancos humanos fluye continuamente sobre las células de los vasos de forma muy parecida a la sangre que fluye a través de los vasos de nuestros cuerpos.También expone los tejidos a movimientos cíclicos de estiramiento y relajación que imitan los movimientos de respiración. Con los chips, los investigadores pueden medir cómo las infecciones bacterianas o las partículas en el aire inducen lesiones e inflamación, así como la forma en que ciertos medicamentos inducen cambios de líquidos en el espacio aéreo que causan edema pulmonarMás recientemente, se demostró que los chips de pequeñas vías respiratorias del pulmón creados con células pulmonares tomadas de pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica EPOC imitan las exacerbaciones de la inflamación pulmonar inducida por virus o baInfecciones materiales similares a las observadas en pacientes con EPOC.
A pesar de ser una abstracción del pulmón, la biología observada en el chip reproduce de manera consistente las respuestas observadas en animales y en humanos. Los diferentes chips de órganos también han sido vinculados por medio fluido para modelar cómo interactúan múltiples órganos. Algunos de los más sorprendentesLos resultados de estos experimentos se relacionan con lo poco que necesita para replicar lo que a menudo se considera biología compleja.
"Con los órganos en chips, podemos tener una combinación de dos o tres tipos de tejidos y luego agregar células inmunitarias o microbios", dice Ingber. "Entonces podemos modificar selectivamente cada parámetro de control y ver qué hace, cómocada uno contribuye solo, cómo contribuyen juntos o en diferentes combinaciones: no conozco ningún otro sistema en el que podamos hacerlo con células humanas a nivel de tejido a órgano ".
La combinación de órganos en chips con tecnología de células madre también ofrece posibilidades para mejorar la medicina personalizada. Por ejemplo, Ingber sugiere que al generar tejido humano inducido por células madre pluripotentes inducidas a partir de pacientes, podría ser posible detectar drogas enchips creados con sus células y luego, si tienen éxito, probar el posible fármaco en los mismos pacientes. Este tipo de programa de desarrollo de fármacos personalizado ahorraría dinero en ensayos clínicos fallidos y aceleraría la capacidad de nuevos fármacos para llegar a pacientes que se beneficiarían de inmediato.
"Los órganos en chips permiten hacer una investigación que es mucho más relevante para los humanos que trabajar con células animales o incluso células humanas en platos rígidos", dice Ingber. "Creo que la idea de la medicina personalizada, combinando chips con inducidocélulas madre pluripotentes, podrían ser transformadoras "
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Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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