Nuevo biochip podría acelerar el desarrollo de medicamentos

Imagina que los científicos pudieran recrearte, o al menos una parte de ti, en un chip. Eso podría servirle a los doctores para identificar medicamentos que te ayudarían a sanar más rápido, evitando el, a veces doloroso, proceso de ensayo y error, ademas de los considerables costos que tienen nuestros sistemas de salud.

Ahora mismo, investigadores al interior de un laboratorio de la Universidad de California, Berkeley, están trabajando para que eso ocurra. Ellos están tratando de cultivar tejido de órganos humanos, como el corazón y el hígado, en pequeños chips. Estos no son simplemente chips estándares de computadora: son redes en miniatura, derivadas de células de piel de adulto forzadas a convertirse en el tipo de tejido que los científicos quieren estudiar, y que crecen en minúsculas cámaras de plástico con forma de pipa pegadas a una lámina de microscopio.

La investigación está diseñada para encontrar formas de hacer que ese tejido viva e imite la forma como funcionan los órganos. De ser así, podrían proporcionar una manera más rápida y económica de descartar tratamientos que son tóxicos e ineficaces. El objetivo es eliminarlos de manera anticipada en el laboratorio, mejorando las pruebas al reducir al menos algunos años de ensayos en animales y humanos.

Lo que es más importante, dado que los medicamentos tradicionales se desarrollan con el enfoque de que “una única talla se adapta a todos”, con frecuencia los clínicos no saben qué tan bien funcionarán las medicaciones en los pacientes individuales. Según Anurag Mathur, uno de los investigadores de Berkeley, estos chips podrían llevar a “una lectura personalizada específica para cada paciente de cualquier medicamento que se quiera ensayar”.

Con una financiación de $1.2 millones de dólares de la Cures Acceleration Network, una agencia nueva establecida por la ley federal de salud “Obamacare”, el proyecto de Berkeley hace parte de un gran esfuerzo por explorar lo que se conocen como “chips organoides”. La Cures está financiando varios proyectos con biochips, y en un estudio publicado en la revista Nature Medicine en mayo, científicos de la Universidad de Harvard y otros investigadores usaron un enfoque de "chip para corazón" para investigar el síndrome Barth, un trastorno genético que afecta el tejido cardiaco. Este tipo de investigación todavía está en etapas tempranas, pero si es exitoso, podría reestructurar significativamente los estudios farmacológicos y quizás incluso reducir los precios de los medicamentos.

En este momento, desarrollar un solo medicamento pude requerir años y miles de millones de dólares. Por cada uno que obtiene la aprobación de la Food and Drug Administration, otros 40.000 no logran culminar el proceso. Eso aumenta los gastos de las compañías y, a menudo, los expertos señalan estas tendencias sombrías como algunas de las causas de los altos precios para los nuevos medicamentos. Si la investigación con organoides resulta favorable, podría haber un incremento de hasta 10 veces en la velocidad, costo y precisión del desarrollo de nuevos medicamentos, según el Doctor Chris Austin, director del National Center for Advancing Translational Sciences (NCAT), una agencia dentro de los institutos nacionales de salud en Estados Unidos que supervisa a la Cures Acceleration Network.

Semiconductores vivos


La tecnología se tomó prestada de las técnicas para hacer transistores (las unidades básicas de los computadores modernos) desarrolladas por la industria de semiconductores décadas atrás. La capacidad de imprimir transistores cada vez menores a velocidades más rápidas permitió que los computadores se redujeran de los costosos gigantes del tamaño de un cuarto a las máquinas portátiles con muchos más usos de lo que los investigadores habrían imaginado. Esa revolución creció con el dinero del programa espacial de la nación de Estados Unidos y ahora, dicen algunos científicos, la biotecnología tiene una oportunidad similar.

Chip organoide sobre una lámina de microscopio.
Una vez el anteproyecto esté ajustado a tipos específicos de biochips, unos que mimeticen la estructura del hígado o del intestino, fabricarlos podría eventualmente costar tan poco como solo algunos dólares, dice Peter Loskill, uno de los científicos de Berkeley. La parte difícil, y costosa es asegurar que las células se junten adecuadamente y que estos microtejidos funcionen como algo real. Eso es en lo que se está enfocando ahora el laboratorio de Berkeley, dirigido por el bioingeniero Kevin Healy.

Los científicos creen que eventualmente podrán realizar múltiples experimentos con diferentes medicamentos candidatos y varias dosis en diferentes tejidos a la vez. Esto sería algo como el equivalente de una computadora paralela masiva, pero en el campo de la biología. Mathur y Loskill en colaboración con otro bioingeniero, Luke Lee, y su laboratorio en Berkeley están empezando con la construcción de un chip combinado que contiene tejido cardíaco y hepático. Si su trabajo resulta exitoso, ellos esperan colaborar con otros grupos en la Cures Acceleration Network para acoplar varios prototipos de órganos, estilo Lego, para crear un modelo sencillo del cuerpo humano. Este tipo de trabajo podría darles a los científicos conocimiento sobre la forma y la razón del funcionamiento de los medicamentos en órganos individuales y cómo podrían afectar los sistemas completos.

En vez de animales


Claro, algunos expertos son escépticos. Principalmente, se cuestionan qué tan bien estos chips mimetizan la estructura y función del órgano real. Después de todo, carecen de vasos sanguíneos, así que solo viven durante meses como máximo. Además, no replican todas las complejidades de los órganos y sistemas reales. En el caso de aquellos que mimetizan el cerebro, los investigadores han dicho que el circuito completamente capacitado que subyace a la función del cerebro adulto no está allí en su totalidad.

Entre tanto, otros se preguntan si finalmente este trabajo se traducirá en precios menores. “Por ahora, por cada medicamento que es descubierto, las personas puede cobrar lo que quieran porque no hay competencia”, dice Atul Butte, un científico de datos de la Universidad de Stanford y cofundador de NuMedii, una iniciativa con base en Palo Alto que busca nuevas formas de usar los medicamentos existentes. 

Pero si logran la realización, los organoides podrían llevar a oportunidades incluso mayores, más allá de la velocidad en la investigación farmacológica y el precio de los medicamentos. Hoy en día, mucho del trabajo preclínico se realiza en animales y no siempre produce resultados que mimetizan el funcionamiento de los sistemas del cuerpo humano. “Los vacíos de conocimiento que enfrentamos en la investigación biomédica son enormes. Sencillamente, no sabemos tanto sobre las causas de las enfermedades”, dice Bernard Munos, el fundador de Innothink Center for Research in Biomedical Innovation, quien también estaba sentado en la junta de la Cures Acceleration Network. “En realidad, estamos lanzando los dardos”.

Los organoides pueden cambiar esto. Al menos en teoría.

Fotografías vía UC Berkeley.

Silvio Sánchez

Soy la fundadora de TodoSalud.co, una estudiante de enfermería apasionada con la salud y la comunicación. Puedes seguirme en youtube, donde subo videos sobre maternidad; tambien en Instagram y Facebook :)