La innovación de los órganos en chip impulsa la investigación biomédica
La tecnología de organoides consiste en crear miniórganos o estructuras tisulares tridimensionales en un laboratorio a partir de células madre. Esa avanzada tecnología permite a los investigadores estudiar procesos biológicos, modelizar enfermedades, descubrir nuevos fármacos y avanzar en la medicina personalizada y las terapias regenerativas. «En la última década se han desarrollado varias tecnologías complejas de órgano en chip, como pulmón en chip, barrera hematoencefálica en chip y piel en chip», explica Katja Wolthers, coordinadora del proyecto GUTVIBRATIONS(se abrirá en una nueva ventana), del Centro Médico Universitario de Ámsterdam(se abrirá en una nueva ventana) (Países Bajos). «Sin embargo, las actuales tecnologías de órgano en chip disponibles no siempre son fáciles de usar y podrían no ser relevantes para las aplicaciones prácticas».
Órgano en chip del eje intestino-cerebro
El proyecto GUTVIBRATIONS pretendía llevar las tecnologías de órgano en chip al siguiente nivel combinando la tecnología STACKS (una plataforma impresa en tres dimensiones), modelos de organoides y bioseda (un biomaterial fabricado a partir de la proteína de la seda de araña). El objetivo era desarrollar un órgano en chip del eje intestino-cerebro que simulara una de las rutas que conecta la interacción entre el intestino y el cerebro. «Esta interacción es cada vez más importante para la salud y la enfermedad humanas», explica Wolthers. «Nuestro objetivo era ofrecer una solución innovadora para la modelización de enfermedades humanas y el desarrollo preclínico de fármacos».
Nanomembranas de seda y células epiteliales intestinales
En el proyecto se introdujeron varias técnicas nuevas. Entre ellas figuran la producción de nanomembranas de seda y el cocultivo de células epiteliales intestinales (células que recubren el intestino) y fibroblastos (células del tejido conectivo). También se establecieron las condiciones necesarias para el cultivo conjunto de células epiteliales intestinales y células inmunitarias. Se identificaron y probaron las células madre pluripotentes inducidas (iPSC, por sus siglas en inglés) necesarias para el ensamblaje de la barrera hematoencefálica, como astrocitos, pericitos y microglía. Las iPSC son un tipo de células madre que pueden reprogramarse, lo cual les permite diferenciarse en cualquier tipo celular del organismo. Por eso son tan importantes para crear modelos de enfermedades, descubrir fármacos y desarrollar la medicina regenerativa. El equipo del proyecto, que incluía socios industriales y académicos, también diseñó y optimizó armazones STACKS de 96 pocillos en los que se podían alojar cultivos celulares.
Combinación de modelos de mucosa intestinal y modelos de barrera hematoencefálica-cerebro
El equipo del proyecto consiguió construir varios modelos nuevos de órgano en chip. Entre ellos se incluye un modelo de mucosa intestinal (que reproduce la estructura y función del revestimiento del intestino), así como un modelo de barrera hematoencefálica. A continuación, se construyó un órgano en chip del eje intestino-cerebro mediante la combinación del modelo de mucosa intestinal y el modelo barrera hematoencefálica-cerebro. «Actualmente colaboramos con otros investigadores europeos para aplicar nuestro modelo a la comprensión de la relación entre infecciones víricas y enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson», afirma Wolthers. «Nuestro modelo también puede aplicarse para estudiar la patología intestino-cerebro no vírica, como los efectos de la enfermedad inflamatoria intestinal en el cerebro, y para ayudar a encontrar fármacos que contrarresten tales efectos». Se espera que las innovaciones del proyecto GUTVIBRATIONS contribuyan a acelerar el desarrollo de fármacos que minimicen el uso de animales, reduzcan la carga de morbilidad y, en última instancia, salven vidas. Los proyectos de este tipo también son fundamentales para mantener la posición de Europa a la vanguardia de la investigación biomédica. «También esperamos aumentar la concienciación y el conocimiento sobre las políticas y los requisitos normativos en materia médica, especialmente entre el mundo académico y las pymes», añade Wolthers.
