Utilizando la misma experiencia que han empleado para construir nuevos órganos para pacientes, los científicos del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa y sus colegas han diseñado micro corazones, pulmones e hígados que pueden usarse potencialmente para probar nuevos medicamentos. Al combinar el micro-En un sistema monitoreado, los investigadores intentan imitar cómo el cuerpo humano responde a los medicamentos.
El objetivo del esfuerzo, conocido como "body-on-a-chip", es ayudar a reducir el precio estimado de $ 2 mil millones y la tasa de fracaso del 90 por ciento que enfrentan las compañías farmacéuticas al desarrollar nuevos medicamentos.en el laboratorio usando células humanas y luego probadas en animales. Pero ninguno de estos métodos replica adecuadamente cómo las drogas afectan los órganos humanos.
"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, MD, director del instituto e investigador principal del organismo de varias instituciones en unproyecto de chip, financiado por la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa.
adentro Informes científicos , publicado por Nature, el equipo de investigación informa sobre el éxito de la ingeniería de órganos 3D de tamaño micro, conocidos como organoides, y los conecta en una sola plataforma para controlar su función. Mientras que otros equipos han combinado células de múltiples órganos en un sistema similar,Este es el primer éxito informado utilizando estructuras de órganos en 3D, que se sabe que funcionan mejor y que modelan con mayor precisión el cuerpo humano.
Las estructuras de los órganos se hicieron a partir de los tipos de células que se encuentran en el tejido humano nativo mediante la impresión 3D y otros métodos. Se seleccionaron el corazón y los hígados para el sistema porque la toxicidad para estos órganos es una de las principales razones de fracasos de candidatos a fármacos y retiros de fármacos.punto de entrada para partículas tóxicas y también para medicamentos en aerosol, como inhaladores para el asma.
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 a los organoides y se utiliza para introducir posibles terapias farmacológicas en el sistema.
Los investigadores primero probaron los organoides para asegurar su similitud con los órganos humanos. Por ejemplo, el microhígado recibió una dosis alta de un analgésico común, y luego un medicamento diferente para contrarrestar los efectos tóxicos.
"Los datos muestran una respuesta tóxica significativa al fármaco, así como la mitigación por el tratamiento, lo que refleja con precisión las respuestas observadas en pacientes humanos", dijo Aleks Skardal, Ph.D., profesor asistente en el Instituto de Medicina Regenerativa de Wake Forest,quien representó al equipo multi-investigador como el autor principal del artículo.
Pero más importante que la forma en que un órgano individual responde a las drogas es cómo responde el cuerpo en su conjunto. En muchos casos, durante las pruebas de nuevos candidatos a drogas, y a veces incluso después de que las drogas han sido aprobadas para su uso, las drogas tienen efectos tóxicos inesperadosefectos en tejidos no directamente atacados por las drogas mismas.
"Si examina un medicamento solo en hígados, por ejemplo, nunca verá un posible efecto secundario en otros órganos", dijo Skardal. "Al usar un sistema de múltiples tejidos en un chip,es de esperar que pueda identificar efectos secundarios tóxicos al principio del proceso de desarrollo de medicamentos, lo que podría salvar vidas y millones de dólares ".
Los científicos llevaron a cabo múltiples escenarios para garantizar que el sistema cuerpo en chip imita una respuesta de múltiples órganos. Por ejemplo, introdujeron un medicamento utilizado para tratar el cáncer en el sistema. Conocido por causar cicatrices en los pulmones, elel fármaco también afectó inesperadamente al corazón del sistema. Sin embargo, un experimento de control que usó solo el corazón no mostró respuesta.
Los científicos teorizan que el medicamento causó que las proteínas inflamatorias del pulmón circularan 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 en la tubería de desarrollo de fármacos", dijo Skardal.
Los científicos están trabajando para aumentar la velocidad del sistema para la detección a gran escala y también para agregar órganos adicionales.
"Eventualmente esperamos demostrar la utilidad de un sistema de cuerpo en chip que contiene muchos de los órganos funcionales clave en el cuerpo humano", dijo Atala. "Este sistema tiene el potencial para la detección avanzada de drogas y también para serutilizado en medicina personalizada - para ayudar a predecir la respuesta de un paciente individual al tratamiento "
Se han presentado varias solicitudes de patente que comprenden la tecnología descrita en el manuscrito.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro Médico Bautista Wake Forest . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :