No muchos inventos son tan caros de crear o tan fallidos como los nuevos medicamentos.
Se estima que, en promedio, desarrollar y probar un nuevo medicamento farmacéutico ahora lleva 10 años y cuesta casi $ 1.4 mil millones. Alrededor del 85 por ciento nunca supera los primeros ensayos clínicos, y de los que lo hacen, solo la mitad está aprobada por la FDA para salir al mercado. Esa es una de las razones por las que los medicamentos cuestan tanto.
Ahora, las buenas noticias. Los científicos que se centran en cómo mejorar las probabilidades de éxito y acelerar el proceso mientras mantienen los medicamentos seguros han desarrollado una innovación prometedora: "órganos en un chip". Son más o menos lo que parecen: versiones pequeñas y funcionales de órganos humanos cultivados en un dispositivo aproximadamente del tamaño de una tarjeta de memoria de computadora.
El último avance proviene de un equipo de ingenieros biomédicos de la Universidad de Toronto. A principios de esta semana, en un artículo en la revista Nature Materials, estos científicos explicaron cómo lograron que crecieran los tejidos del corazón y del hígado en un andamio tridimensional pequeño, cubierto de miel con vasos sanguíneos artificiales delgados como el cabello, y luego observe cómo funcionan los órganos como lo harían dentro del cuerpo humano.
Llaman a su dispositivo AngioChip y, según el jefe del equipo, Milica Radisic, su potencial va más allá de revolucionar el proceso de prueba de drogas. Ella imagina un día en que podría implantarse en un cuerpo humano para reparar órganos enfermos o dañados.
"Realmente es multifuncional y resuelve muchos problemas en el espacio de ingeniería de tejidos", dijo Radisic, profesor del Instituto de Biomateriales e Ingeniería Biomédica de la universidad, en un comunicado de prensa. "Es realmente la próxima generación".
Construyendo mini-órganos
Los investigadores ya pueden cultivar tejido de órganos en los laboratorios, pero generalmente está en una placa plana y da como resultado un modelo bidimensional diferente de lo que realmente sucede dentro de nosotros. Eso limita cuánto pueden aprender los investigadores sobre la efectividad y el riesgo de usar un nuevo medicamento para tratar un órgano en particular.
Pero la tecnología como el AngioChip proporciona una versión más realista, aunque pequeña, de los órganos humanos y eso, dice Radisic, permitirá a los investigadores identificar temprano aquellos medicamentos que merecen pasar a los ensayos clínicos. También podría reducir en gran medida la necesidad de probarlos en animales.
Construir el dispositivo no fue un pequeño desafío. El estudiante graduado Boyang Zhang primero tuvo que usar una técnica llamada estampado 3D para crear capas extremadamente delgadas de un polímero transparente y flexible. Cada capa contenía un patrón de canales no más ancho que un cabello humano. Estos servirían como los vasos sanguíneos del órgano.
Luego apiló las capas manualmente y usó luz UV para causar una reacción química que las fusionó. Eso creó el andamiaje alrededor del cual crecería el órgano. Para ver si su invento realmente funcionaría, los investigadores lo implantaron en una rata. Se emocionaron al ver que la sangre pasaba por los estrechos canales del dispositivo sin coagularse.
Luego bañaron un AngioChip en un líquido lleno de células cardíacas humanas vivas. Pronto, esas células comenzaron a crecer dentro y fuera de los vasos sanguíneos artificiales tal como lo harían en un cuerpo humano. A medida que las células continuaron creciendo durante el mes siguiente, el dispositivo flexible comenzó a actuar como un órgano real, eventualmente contrayéndose y expandiéndose a un ritmo constante, como un latido cardíaco.
"Lo que hace que el AngioChip sea único es que construimos un sistema vascular en el tejido", explica Zhang. "Esta red de vasos nos ayudará, en el futuro, a conectar varios órganos juntos de la misma manera que nuestros órganos están unidos en nuestro sistema sanguíneo".
Sustitución de trasplantes?Los ingenieros crearon un hígado en un chip de la misma manera. Con el tiempo, también comenzó a comportarse como su contraparte humana, produciendo urea, el compuesto principal en la orina, y también metabolizando las drogas. Eventualmente, los científicos podrán conectar chips de diferentes órganos para ver no solo cómo un medicamento afectaría a cada órgano, sino también su impacto en ambos al mismo tiempo.
O, como sugirió Radisic, un tumor y las células del corazón podrían unirse para ver qué medicamentos podrían destruir el tumor sin dañar el corazón.
"Los vasos más pequeños en este tejido eran tan anchos como un cabello humano, pero la sangre todavía podía fluir fácilmente a través de ellos", dijo Radisic. "Esto significa que podremos construir tumores humanos en animales usando esta plataforma para ayudar descubrir nuevos medicamentos contra el cáncer más efectivos ".
Claramente, los órganos cultivados en laboratorio tienen el potencial de aportar mucha más precisión y velocidad al proceso de prueba de drogas. Pero una vez que AngioChip puede implantarse en humanos, Radisic señala que podría reemplazar la necesidad de trasplantar órganos de otra persona. En cambio, los órganos podrían crecer con células tomadas del huésped, lo que podría reducir significativamente el riesgo de rechazo.
En promedio, 21 personas mueren todos los días porque los órganos adecuados no están disponibles para trasplantes.
El siguiente paso para el equipo de la Universidad de Toronto es trabajar con un fabricante para desarrollar un proceso para construir múltiples AngioChips al mismo tiempo. En este momento, están hechos a mano, uno a la vez.
