'Órgano en un chip’ Podría acelerar la búsqueda de tratamiento de enfermedades

Los investigadores han desarrollado un modelo tridimensional “órgano en un chip,” que permite el monitoreo continuo en tiempo real de las células, y podría usarse para desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades mientras se reduce la cantidad de animales utilizados en la investigación.

El dispositivo, que incorpora celdas dentro de un transistor 3-D hecho de un material similar a una esponja suave inspirado en la estructura del tejido nativo, brinda a los científicos la capacidad de estudiar células y tejidos de nuevas maneras. Al permitir que las células crezcan en tres dimensiones, el dispositivo imita con mayor precisión la forma en que las células crecen en el cuerpo.

Foto: Universidad de Cambridge

Los investigadores, dirigido por la Universidad de Cambridge, dicen que su dispositivo podría modificarse para generar múltiples tipos de órganos: un hígado en un chip o un corazón en un chip, por ejemplo, lo que finalmente conduciría a un cuerpo en un chip que simularía cómo varios tratamientos afectan al cuerpo como un todo.

Sus resultados se informó en la revista Avances de la ciencia.

Tradicionalmente, Los estudios biológicos fueron (y todavía lo son) hecho en placas de petri, donde tipos específicos de células se cultivan en una superficie plana. Si bien muchos de los avances médicos realizados desde la década de 1950, incluyendo la vacuna contra la poliomielitis, se han originado en placas de petri, estos entornos bidimensionales no representan con precisión los entornos tridimensionales nativos de las células humanas, y puede conducir a información engañosa y fallas de medicamentos en ensayos clínicos.

“Los modelos de células bidimensionales han servido bien a la comunidad científica, pero ahora necesitamos pasar a modelos celulares tridimensionales para desarrollar la próxima generación de terapias,” dijo Róisín Owens, del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de Cambridge, y el autor principal del estudio.

“Los cultivos celulares tridimensionales pueden ayudarnos a identificar nuevos tratamientos y saber cuáles evitar si podemos monitorearlos con precisión,” dijo Charalampos Pitsalidis, investigador postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Química & Biotecnología, y el primer autor del estudio.

Ahora, 3-Los cultivos de células y tejidos D son un campo emergente de la investigación biomédica, permitir a los científicos estudiar la fisiología de los órganos y tejidos humanos de formas que antes no eran posibles. sin embargo, mientras que estas culturas tridimensionales se pueden generar, la tecnología que evalúa con precisión su funcionalidad en tiempo real no ha sido bien desarrollada.

“La mayoría de las células de nuestro cuerpo se comunican entre sí mediante señales eléctricas, entonces para monitorear cultivos celulares en el laboratorio, tenemos que conectarles electrodos,- dijo Owens. "Sin embargo, los electrodos son bastante torpes y difíciles de unir a los cultivos celulares, así que decidimos darle la vuelta a todo y colocar las células dentro del electrodo”.

El dispositivo, que Owens y sus colegas, desarrollado se basa en un “andamio” de una esponja polimérica conductora, configurado en un transistor electroquímico. Las células se cultivan dentro del andamio y luego se coloca todo el dispositivo dentro de un tubo de plástico donde pueden fluir los nutrientes necesarios para las células.. El uso del suave, electrodo de esponja en lugar de un electrodo de metal rígido tradicional proporciona un entorno más natural para las células y es clave para el éxito de la tecnología de órgano en chip en la predicción de la respuesta de un órgano a diferentes estímulos.

Es necesario desarmar por completo otros dispositivos de órganos en un chip para monitorear la función de las células., pero dado que el diseño liderado por Cambridge permite un monitoreo continuo en tiempo real, es posible llevar a cabo experimentos a más largo plazo sobre los efectos de diversas enfermedades y posibles tratamientos.

“Con este sistema, podemos monitorear el crecimiento del tejido, y su salud en respuesta a drogas o toxinas externas,- dijo Pitsalidis. “Aparte de las pruebas de toxicología, también podemos inducir una enfermedad particular en el tejido, y estudiar los mecanismos clave involucrados en esa enfermedad o descubrir los tratamientos adecuados”.

Los investigadores planean usar su dispositivo para desarrollar un “gut-on-a-chip” y adjuntarlo a un “cerebro en un chip” para estudiar la relación entre el microbioma intestinal y la función cerebral como parte del proyecto IMBIBE.

Fuente: www.equipolaboratorio.com, por la Universidad de Cambridge