Chips “orgánicos”: avances biotecnológicos

Equipos en miniatura que imitan órganos humanos podrían ayudar a reemplazar a los animales utilizados en las pruebas de medicamentos.
Los investigadores que están desarrollando modelos miniatura de órganos humanos en chips de plástico han promocionado la incipiente tecnología como una forma de reemplazar los modelos animales. Aunque esa meta sigue siendo lejana, está empezando a definirse claramente conforme las grandes empresas farmacéuticas empiezan a usar estos sistemas in vitro en el desarrollo de medicamentos.

“Estamos muy emocionados por el interés que tenemos de la industria farmacéutica”, dice Paul Vulto, cofundador de la compañía de biotecnología Mimetas, en Leiden, Países Bajos. “Es mucho más rápido de lo que había esperado”, destaca. Su empresa trabaja actualmente con un consorcio de tres farmacéuticas grandes que están probando medicamentos en el riñón en chip de Mimetas.

Durante el Congreso Mundial de Órganos en Chip, celebrado recientemente en Boston, Massachusetts, Mimetas fue de las muchas firmas de medicamentos y biotecnología y de los investigadores académicos que presentaron los últimos avances en modelos de órganos en miniatura que responden a los medicamentos y enfermedades de la misma forma que órganos humanos como el corazón y el hígado.

“Nos sorprende la rapidez con que la tecnología ha progresado”, dice Dashyant Dhanak, director global de ciencias de descubrimiento en Johnson & Johnson, con base en Nueva Yersey, quien anunció el mes pasado que utilizaría un modelo de trombosis en chip de Emulate, firma de biotecnología de Massachusetts, para probar si medicamentos experimentales y medicamentos ya aprobados pueden causar coágulos sanguíneos.

Los proponentes de los órganos en chips dicen que son modelos más realistas del cuerpo humano que capas planas de células cultivadas en placas de Petri, y que también podrían ser más útiles que los modelos animales para descubrimiento y pruebas de medicamentos. Un pulmón en chip, por ejemplo, podría consistir de una capa de células expuestas a un medio parecido a la sangre por un lado y por el otro al aire, conectada a una máquina que alarga y comprime el tejido para imitar la respiración.

Pero, aunque algunas compañías están desarrollando chips para imitar órganos enfermos, la mayoría sigue probando si los medicamentos existentes se comportan en los chips como en tejidos humanos sanos. Y con o sin chips, los medicamentos nuevos deben probarse primero en humanos sanos por motivos de seguridad, dice James Hickman, bioingeniero de la Universidad Central de Florida, en Orlando. Usar un órgano in vitro podría ayudar a eliminar o acortar este paso.

Los chips también podrían ayudar a las compañías a identificar la dosis eficaz y segura de un medicamento, dice Matthew Wagoner, científico especializado en seguridad de medicamentos por AstraZeneca en Waltham, Massachusetts. Si los reguladores aceptan estos datos, el método con el tiempo podría permitir que las compañías se salten la parte de una prueba clínica que analiza una amplia gama de dosis del medicamento en los pacientes.

Otros investigadores están impacientes por usar órganos en chips para revelar las diferencias entre los modelos animales y humanos. Adrian Roth, director de investigación de seguridad in vitro de Roche, en Basilea, Suiza, dice que dichas comparaciones fueron útiles cuando se descubrió que uno de los medicamentos experimentales de Roche provocaba tumores de hígado en ratas. Roche usó datos de modelos in vitro de hígados humanos y de ratas para afirmar que el mecanismo que causaba los tumores era singular de los roedores y que no debía impedir estudios en humanos.

Sin embargo, algunos usuarios temen que la propaganda esté superando a la realidad. El peligro, apunta Roth, es que las compañías abandonen la tecnología si ésta no está a la altura de las expectativas infladas, como ha sucedido con el uso de la genómica para la medicina personalizada. “Como empresa farmacéutica, hay que ser muy pragmático”, destaca, y no esperar a que los chips reemplacen de golpe a los animales.

Hay motivos para mostrarse dubitativo. Durante el encuentro en Boston, muchos presentadores validaron sus órganos modelo mostrando que respondían a los medicamentos de la misma forma que lo hace un órgano humano. Se podría usar un modelo de corazón para ver si se acelera luego de una dosis de adrenalina, por ejemplo. Pero estas pruebas no capturan toda la complejidad de la función de un órgano, y los chips podrían tener problemas para recrear aspectos de funcionamiento gobernados por señales complejas de, digamos, los sistemas endocrinos e inmunes.

Incluso podría ser difícil validar la prueba de un medicamento conocido en un sistema que enganche múltiples órganos en chips, afirma Roth, porque los investigadores pudieran no saber qué buscar. El efecto potencialmente tóxico del analgésico paracetamol sobre el hígado, por ejemplo, está bien caracterizado, pero se sabe menos sobre cómo responden otros órganos al medicamento.

Sin embargo, muchas compañías farmacéuticas dicen que los órganos en chips actualmente están suficientemente avanzados para justificar la inversión en su uso y refinamiento. “Pensamos que es importante involucrarse”, dice Michelle Browner, directora sénior de innovación de plataforma en Johnson & Johnson. Solo así la tecnología puede desarrollarse en línea con lo que la compañía necesita, destaca.

Y los reguladores gubernamentales también están interesados. El Centro Nacional de Estados Unidos para el Avance Traslacional de las Ciencias (Ncats, por su sigla en inglés), ubicado en Bethesda, Maryland, reunirá este otoño a científicos académicos, compañías farmacéuticas y reguladores para discutir el uso de los chips. El Ncats también está financiando 11 equipos de investigación que desarrollan individualmente un órgano o sistema distinto que, más adelante, se vincularán para armar todo un “cuerpo en un chip”.