Principio \u00e9tico de la Academia Francesa de Medicina (traducci\u00f3n).<\/span> Generative AI systems in healthcare: challenges and prospects<\/span><\/a>, 5 de marzo de 2024.<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>El tema de este mes: Un \u00f3rgano en un chip<\/b><\/p>\n Introducci\u00f3n<\/b><\/p>\n Organ-on-a-chip<\/span><\/a> (OOC) es una tecnolog\u00eda que consiste en la creaci\u00f3n de dispositivos microflu\u00eddicos de cultivo celular que simulan las actividades, la mec\u00e1nica y las respuestas fisiol\u00f3gicas de \u00f3rganos o sistemas org\u00e1nicos completos.<\/span><\/p>\n Estos chips suelen contener peque\u00f1as c\u00e1maras revestidas de c\u00e9lulas vivas que imitan la estructura y funci\u00f3n de \u00f3rganos espec\u00edficos, como el coraz\u00f3n, el h\u00edgado, los pulmones o los ri\u00f1ones. El objetivo de la tecnolog\u00eda organ-on-a-chip es ofrecer un modelo m\u00e1s preciso de la fisiolog\u00eda humana que los tradicionales cultivos celulares en 2D o los ensayos con animales.<\/span><\/p>\n Al recrear el microentorno de un \u00f3rgano, incluidos factores como los flujos de fluidos, las fuerzas mec\u00e1nicas y las interacciones c\u00e9lula-c\u00e9lula, los investigadores pueden estudiar los mecanismos de las enfermedades, probar la eficacia y toxicidad de los f\u00e1rmacos e incluso personalizar la medicina. Cada chip puede reproducir determinadas funciones de su \u00f3rgano correspondiente, lo que permite a los investigadores estudiar las interacciones entre distintos \u00f3rganos y sistemas del cuerpo, lo que se conoce como sistemas \u00abcuerpo en un chip\u00bb. Esta tecnolog\u00eda tiene el potencial de acelerar el descubrimiento de f\u00e1rmacos, las pruebas toxicol\u00f3gicas y la medicina personalizada al ofrecer modelos m\u00e1s fiables y pertinentes para estudiar la biolog\u00eda y las enfermedades humanas. Se han estudiado algunos aspectos relacionados con el envejecimiento, pero a\u00fan est\u00e1 por hacerse el seguimiento de las interacciones entre \u00f3rganos en un esquema a largo plazo y con aspectos de senescencia.<\/span><\/p>\n La diferencia entre un \u00f3rgano en un chip y un organoide es que los OOC son dispositivos microflu\u00eddicos que imitan las respuestas fisiol\u00f3gicas de \u00f3rganos enteros y ofrecen un control preciso de los microentornos para el ensayo de f\u00e1rmacos y el modelado de enfermedades, mientras que los organoides son agrupaciones celulares tridimensionales derivadas de c\u00e9lulas madre que reproducen estructuras y funciones espec\u00edficas de \u00f3rganos y sirven como valiosas herramientas para estudiar el desarrollo, las enfermedades y la medicina personalizada, aunque con un menor control de los microentornos.<\/span><\/p>\n Comparaci\u00f3n de las caracter\u00edsticas de los cultivos celulares 2D y 3D<\/b><\/p>\n Tipos de \u00f3rganos en un chip<\/b><\/p>\n Pulm\u00f3n<\/b><\/p>\n Un estudio de 2021<\/span><\/a> muestra que la tecnolog\u00eda \u00abpulm\u00f3n en un chip\u00bb utiliza una membrana biol\u00f3gica, el\u00e1stica y biodegradable, compuesta de col\u00e1geno y elastina, que simula un conjunto de alv\u00e9olos en miniatura de dimensiones similares a los que se encuentran in vivo. Esta membrana se biodegrada y puede personalizarse f\u00e1cilmente en cuanto a grosor, composici\u00f3n y rigidez mediante un sencillo proceso de fabricaci\u00f3n. La barrera aire-sangre se reconstruye utilizando c\u00e9lulas epiteliales alveolares pulmonares primarias procedentes de pacientes junto con c\u00e9lulas endoteliales pulmonares primarias. La membrana mantiene los marcadores t\u00edpicos de las c\u00e9lulas epiteliales alveolares y conserva sus propiedades de barrera por hasta tres semanas.<\/span><\/p>\n Ri\u00f1\u00f3n<\/b><\/p>\n La tecnolog\u00eda \u00abri\u00f1\u00f3n en un chip\u00bb<\/span> permite a los investigadores reproducir las condiciones fisiol\u00f3gicas de los \u00f3rganos humanos<\/span><\/a>. Se han creado varios modelos de ri\u00f1\u00f3n en un chip para imitar el microentorno del t\u00fabulo renal, demostrando una mayor precisi\u00f3n en la predicci\u00f3n de la nefrotoxicidad de los f\u00e1rmacos en comparaci\u00f3n con los m\u00e9todos tradicionales. Gracias a las plataformas de ri\u00f1\u00f3n en un chip, los investigadores pueden evaluar diversas respuestas biol\u00f3gicas inducidas por f\u00e1rmacos. En el futuro, se prev\u00e9 la integraci\u00f3n del ri\u00f1\u00f3n en un chip en sistemas multiorg\u00e1nicos. Adem\u00e1s, el ri\u00f1\u00f3n en un<\/span> chip es prometedor para el modelado de enfermedades y el desarrollo de nuevas terapias de sustituci\u00f3n renal<\/span><\/a>.<\/span><\/p>\n P\u00e1ncreas<\/b><\/p>\n La plataforma<\/span> p\u00e1ncreas en un chip<\/span><\/a> emula la funcionalidad nativa y las interacciones celulares de las c\u00e9lulas pancre\u00e1ticas con mayor precisi\u00f3n que los modelos convencionales de cultivo celular humano. Este chip facilita la reproducci\u00f3n de la din\u00e1mica del flujo de fluidos observada in vivo. La<\/span> utilizaci\u00f3n del p\u00e1ncreas en un chip ha contribuido a abordar una cuesti\u00f3n fundamental en la diabetes relacionada con la fibrosis<\/span><\/a> qu\u00edstica <\/b>(CFRD)<\/span><\/a>: si la p\u00e9rdida de la funci\u00f3n CFTR en las c\u00e9lulas epiteliales del conducto pancre\u00e1tico (PDEC) es un factor primario en el desarrollo de la CFRD.<\/span> Un estudio sugiere que, efectivamente, la disfunci\u00f3n de CFTR en las PDEC contribuye de forma significativa a la aparici\u00f3n<\/span><\/a> de la CFRD.<\/span><\/p>\n Coraz\u00f3n<\/b><\/p>\n Las enfermedades cardiovasculares (ECV) son la principal causa de mortalidad en numerosos pa\u00edses. Sin embargo, el desarrollo de f\u00e1rmacos cardiovasculares se enfrenta a importantes obst\u00e1culos: (a) los modelos animales de ECV no suelen predecir adecuadamente las respuestas humanas; (b) los efectos adversos var\u00edan entre organismos; y (c) el proceso es largo y costoso.<\/span> Se han propuesto tecnolog\u00edas de \u00f3rganos en un chip para imitar las condiciones din\u00e1micas del sistema cardiovascular, en particular el coraz\u00f3n y la vasculatura general<\/span><\/a>. Estos sistemas prestan especial atenci\u00f3n a la imitaci\u00f3n de la organizaci\u00f3n estructural, el esfuerzo cortante, la presi\u00f3n transmural, el estiramiento mec\u00e1nico y la estimulaci\u00f3n el\u00e9ctrica.<\/span><\/p>\n Se ha creado<\/span> un coraz\u00f3n latiente en un chip<\/span><\/a> con tejidos card\u00edacos de microingenier\u00eda altamente funcionales, lo que permite predecir los cambios hipertr\u00f3ficos de las c\u00e9lulas card\u00edacas. Este innovador dispositivo demuestra la capacidad de producir microtejidos card\u00edacos con un mayor acoplamiento mec\u00e1nico y el\u00e9ctrico entre c\u00e9lulas vecinas. Adem\u00e1s, el modelo muestra un<\/span> efecto cronotr\u00f3pico<\/span><\/a> positivo cuando se expone a isoprenalina, lo que sugiere su utilidad potencial en el descubrimiento de f\u00e1rmacos y en estudios de toxicidad.<\/span><\/p>\n Empresas que participan en el desarrollo de la tecnolog\u00eda<\/b><\/p>\n Varias grandes empresas lideran el desarrollo de modelos de \u00f3rganos en chip en todo el mundo. En Europa, tenemos a<\/span> Mimetas<\/span><\/a>, con sede en los Pa\u00edses Bajos, que ofrece una amplia gama de modelos de \u00f3rganos en chip, como ri\u00f1ones, intestinos y tumores, entre otros.<\/span> Elvesys<\/span><\/a>, con sede en Francia, se centra en el desarrollo de sistemas microflu\u00eddicos.<\/span> AlveoliX<\/span><\/a>, con sede en Suiza, est\u00e1 especializada en modelos de pulm\u00f3n humano en chip.<\/span> TissUse<\/span><\/a>, con sede en Alemania, ofrece soluciones multiorg\u00e1nicas en un chip. Por \u00faltimo,<\/span> BiomimX<\/span><\/a>, con sede en Italia, es conocida por su experiencia en la generaci\u00f3n de modelos predictivos de \u00f3rganos humanos y patolog\u00edas para pruebas farmacol\u00f3gicas.<\/span><\/p>\n Emulate<\/span><\/a>, una de las principales empresas del sector, tiene su sede en EE.UU. y est\u00e1 especializada en crear modelos avanzados como pulmones en chip, intestinos en chip y sistemas de barrera hematoencef\u00e1lica en chip.<\/span> AxoSim<\/span><\/a>, con sede en EE.UU., se dedica a crear chips microflu\u00eddicos especializados para combatir el c\u00e1ncer.<\/span> TaraBiosystems<\/span><\/a>, otra empresa estadounidense, es conocida por sus modelos de coraz\u00f3n en chip.<\/span> Nortis Bio<\/span><\/a>, con sede en Estados Unidos, est\u00e1 especializada en modelos de ri\u00f1\u00f3n en un chip.<\/span> BioIVT<\/span><\/a>, tambi\u00e9n con sede en EE.UU., ofrece modelos establecidos como los islotes pancre\u00e1ticos y el epitelio de las v\u00edas respiratorias pulmonares.<\/span><\/p>\n Uso de un \u00ab\u00f3rgano en un chip\u00bb en estudios de longevidad<\/b><\/p>\n Los organoides<\/span><\/a> y la <\/span>tecnolog\u00eda<\/span> de chips microflu\u00eddicos <\/span>representan avances significativos en biolog\u00eda molecular. Los organoides, modelos en miniatura de \u00f3rganos generados a partir de c\u00e9lulas madre, imitan con eficacia la morfolog\u00eda y funci\u00f3n de los \u00f3rganos reales. Por otro lado, los \u00f3rganos en chips emplean t\u00faneles intrincadamente tallados en superficies de pl\u00e1stico o pol\u00edmero para alojar c\u00e9lulas, estimulando el flujo sangu\u00edneo dentro del cuerpo humano. Estas tecnolog\u00edas han surgido como soluciones a los retos del desarrollo de f\u00e1rmacos, que suele ser lento, costoso y propenso al fracaso debido a la inadecuaci\u00f3n de las herramientas de predicci\u00f3n.<\/span> Combinando los organoides y los \u00f3rganos en chips en \u00aborganoides en chips\u00bb, los investigadores pueden aprovechar la precisi\u00f3n biol\u00f3gica de los organoides con las capacidades din\u00e1micas de los chips microflu\u00eddicos, lo que permite un estudio m\u00e1s preciso de los rasgos de las enfermedades y las respuestas a los f\u00e1rmacos.<\/span><\/a> Por ejemplo, la integraci\u00f3n de un sistema vascular funcional en los organoides aumenta su complejidad y relevancia fisiol\u00f3gica. El potencial de los organoides en chips va m\u00e1s all\u00e1 del cribado de f\u00e1rmacos y se extiende a aplicaciones en medicina regenerativa e investigaci\u00f3n biol\u00f3gica fundamental. Estas tecnolog\u00edas podr\u00edan revolucionar la investigaci\u00f3n m\u00e9dica y las pr\u00e1cticas de desarrollo de f\u00e1rmacos, sustituyendo potencialmente las pruebas con animales en los estudios toxicol\u00f3gicos y desarrollando terapias personalizadas.<\/span><\/p>\n BIOFABICS<\/span><\/a>, una start-up portuguesa financiada por el programa de investigaci\u00f3n e innovaci\u00f3n Horizonte 2020 de la Uni\u00f3n Europea, es pionera en herramientas de dise\u00f1o a medida para biofabricaci\u00f3n, especialmente en el campo emergente de la tecnolog\u00eda de \u00f3rganos en chip (OOC). El objetivo de la empresa es aprovechar los procesos de personalizaci\u00f3n automatizados, permitiendo a los usuarios crear grandes conjuntos de modelos de \u00f3rganos interconectados. En la actualidad, BIOFABICS se dedica principalmente a la investigaci\u00f3n precl\u00ednica.<\/span><\/p>\n En 2022, la NASA, en colaboraci\u00f3n con los Institutos Nacionales de la Salud (NIH), la Autoridad de Investigaci\u00f3n y Desarrollo Biom\u00e9dicos Avanzados (BARDA) del Departamento de Salud y Servicios Humanos y la Administraci\u00f3n de Alimentos y Medicamentos (FDA) de EE.UU.,<\/span> seleccion\u00f3 8 proyectos de investigaci\u00f3n para mejorar la longevidad de los chips de tejido 3D hasta un m\u00ednimo de 6 meses.<\/span><\/a> Este esfuerzo multiinstitucional pretend\u00eda lograr la viabilidad de los tejidos y la prolongaci\u00f3n de la funci\u00f3n fisiol\u00f3gica mediante capacidades de ingenier\u00eda automatizadas, que permitieran lecturas en l\u00ednea en tiempo real en modelos in vitro humanos complejos, como los chips de tejidos o los sistemas microfisiol\u00f3gicos. Los objetivos cient\u00edficos de esta iniciativa inclu\u00edan profundizar en los modelos de enfermedad, facilitar el desarrollo de f\u00e1rmacos, optimizar el dise\u00f1o de ensayos cl\u00ednicos, comprender las exposiciones qu\u00edmicas y ambientales y las contramedidas, e investigar los cambios fisiol\u00f3gicos inducidos por el entorno de los vuelos espaciales. La caracterizaci\u00f3n en profundidad de los chips de tejido, sobre todo a la hora de distinguir entre exposiciones agudas y cr\u00f3nicas, es fundamental para el \u00e9xito de estas iniciativas y supone un avance significativo en la evoluci\u00f3n de estas tecnolog\u00edas.<\/span><\/p>\n La buena noticia del mes: Rejuvenecer la inmunidad envejecida agotando las c\u00e9lulas madre con sesgo mieloide<\/b><\/p>\n Investigadores de la Universidad de Stanford (EE.UU.<\/span><\/a>) descubrieron que el agotamiento de las c\u00e9lulas madre hematopoy\u00e9ticas con sesgo mieloide (my-HSC) en ratones de edad avanzada rejuvenec\u00eda su sistema inmunitario, potenciando los progenitores linfocitarios, las c\u00e9lulas T ingenuas y las c\u00e9lulas B. Esto mejor\u00f3 la respuesta inmunitaria a las infecciones v\u00edricas, lo que apunta a una posible estrategia para combatir el deterioro inmunitario y la inflamaci\u00f3n relacionados con la edad.<\/span><\/p>\n Para m\u00e1s informaci\u00f3n<\/b><\/p>\n El uso de sistemas de Inteligencia Artificial Generativa por parte de los profesionales sanitarios debe generalizarse; no ser\u00eda \u00e9tico prescindir de la ayuda de estas herramientas. Principio \u00e9tico de la Academia Francesa de Medicina (traducci\u00f3n). Generative AI systems in healthcare: challenges and prospects, 5 de marzo de 2024. \u00a0El tema de este mes: Un \u00f3rgano … Seguir leyendo Bolet\u00edn mensual de Heales. La muerte de la muerte N\u00b0180. Abril de 2024. Un \u00f3rgano en un chip<\/span>
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