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Órganos en un chip pueden facilitar tratamientos más personalizados para la anemia de células falciformes

Eurekalert · 06 abril 2021

Un equipo del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Texas A&M (Estados Unidos), dirigido por Abhishek Jain, está trabajando en la búsqueda de mejores tratamientos de la anemia de células falciformes, creando "nuevos tipos de modelos de enfermedad que puedan repercutir en la atención sanitaria, con el objetivo a largo plazo de hacer hincapié en la aplicación de estas herramientas y tecnologías para reducir los costes asistenciales", explica dicho investigador.

Su trabajo se centra en los órganos en chips, en los que se pueden cultivar células humanas en dispositivos del tamaño de un lápiz USB para imitar el funcionamiento del órgano dentro del cuerpo. Este tipo de sistema es ideal para probar nuevos tratamientos farmacológicos. En el caso de los pacientes con anemia de células falciformes, el órgano en un chip también sería beneficioso porque los pacientes pueden presentar casos leves o graves.

Jain trabaja con Tanmay Mathur, cuya investigación se centra en técnicas de microfabricación y simulaciones, habilidades que se fusionan bien con la investigación de órganos en un chip que ahora realiza en el laboratorio de Jain.

Su trabajo, publicado recientemente en Bioengineering & Translational Medicine, se basa en una publicación de 2019 en la revista Lab on a Chip, donde el equipo demostró que las células endoteliales podían utilizarse para modelar la fisiología de la enfermedad de un paciente sin tener que estimular el modelo para que funcione de forma diferente a un vaso sano.

"Tradicionalmente estas células no se utilizaban para modelar enfermedades, así que en ese sentido nuestro enfoque es muy novedoso -comenta Mathur-. Somos uno de los primeros en aprovechar estas células y emplearlas en la investigación de modelos de enfermedades".

Mathur y Jain demuestran que estos modelos pueden utilizarse para diferenciar a los pacientes. El primer paso consistió en construir un vaso sanguíneo que imite el del paciente. Para ello, el equipo necesitaba dos componentes: la sangre del paciente y las células endoteliales. La recogida de la sangre se realizó mediante una simple extracción. Sin embargo, las células endoteliales suponían un reto. Tendrían que tomar una biopsia de las células o utilizar células madre para cultivar las suyas propias, lo cual no era lo ideal.

"Lo que aprendimos es que dentro de las muestras de sangre también circulan algunas células endoteliales -apunta Jain-. Las llamamos células endoteliales de la sangre y que podemos aprovechar muy fácilmente. Esa es la novedad de este trabajo. Se pueden obtener esas células, cultivarlas de modo que haya un número suficiente y luego se pueden fabricar vasos sanguíneos".

El siguiente paso fue comprobar si estos modelos mostrarían cómo la enfermedad tiene diversos impactos biológicos en diferentes pacientes. De nuevo, el objetivo era poder probar los tratamientos en estos modelos.

"Somos capaces de diferenciar un paciente con anemia falciforme muy grave en términos de su fenotipo de los pacientes muy leves -comenta Mathur-. De cara al futuro, podemos tomar una población más amplia de cualquier paciente con anemia falciforme y evaluarla mediante nuestra tecnología de chip de órganos y luego clasificarla en diferentes grupos en función de los síntomas".

Sus hallazgos muestran que estos órganos en un chip podrían conducir a un tratamiento personalizado centrado en el paciente, mejorando la forma en que los médicos abordan esta y otras enfermedades cardiovasculares.

"Cuando se lleve a la clínica podrá convertirse en un dispositivo predictivo -dice Jain-. Ahora no es necesario saber si el paciente es leve o grave, sino que se puede comprobar. Puedes predecir si el paciente es grave y dictar sus necesidades terapéuticas".

El siguiente paso es seguir ampliando la cohorte de pacientes para recoger más resultados. Un objetivo a largo plazo sería utilizar la información de los pacientes recogida para desarrollar una base de datos que permita predecir mejor la progresión de la enfermedad.

"Con este dispositivo se hace un historial de muchos de estos pacientes y de su salud cardiovascular, y se puede predecir qué paciente puede tener más posibilidades de sufrir un ictus y empezar a tratarlo de forma temprana", afirma Jain.

"Creo que aunque nos lleve 10 o 15 años -añade Mathur-, al menos impulsaremos algunas de las investigaciones que estamos realizando y las llevaremos al campo clínico. Somos uno de los únicos grupos del mundo que ha iniciado este campo de tratamiento personalizado. Creo que nuestro impacto es bastante alto, y estoy seguro de que podremos ampliar el mismo tratamiento a otras enfermedades cardiovasculares y atraer más atención y conocimientos más profundos sobre la biología que estamos estudiando".

Referencia: Bioengin Translat Med. 2021 Jan 6. doi: 10.1002/btm2.10211

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