Investigadores españoles han liderado un estudio sobre los órganos en un chip. Los expertos han creado, por primera vez, un modelo funcional de bazo en 3D capaz de actuar como este órgano y filtrar los glóbulos rojos de la sangre.
Científicos del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y del Centro de Investigación en Salud Internacional de Barcelona (CRESIB), institución de ISGlobal, han realizado un gran avance en el ámbito de la microingeniería de órganos en un chip.
Los investigadores de estos dos institutos han sido capaces, por primera vez, de elaborar un modelo funcional de bazo en 3D que actúa como este órgano, filtrando los glóbulos rojos de la sangre.
El hallazgo, publicado en Lab on a Chip, se ha conseguido recreando a microescala las propiedades físicas y las fuerzas hidrodinámicas de la unidad funcional de la pulpa roja del bazo. Este dispositivo puede servir para detectar posibles fármacos contra la malaria y otras enfermedades hematológicas.
La idea original de crear un bazo en un chip surgió de los grupos de Hernando A del Portillo, profesor del CRESIB, quien estudia hace varios años el papel del bazo en la malaria; y de Josep Samitier, director del IBEC y catedrático de la Universidad de Barcelona, quien estudia las propiedades reológicas (el comportamiento de fluidos sometidos a carga mecánica) de la sangre, incluyendo aquella parasitada por malaria, para desarrollar sistemas de diagnóstico.
”Debido a las limitaciones éticas y tecnológicas de estudiar el bazo humano, conocido como la ‘caja negra’ de la cavidad abdominal, ha habido muy pocos avances en su estudio”, explica del Portillo. Para romper esta barrera se inició una colaboración para desarrollar un modelo del bazo humano en un chip mediante un proyecto EXPLORA.
“La investigación en órganos en un chip integrando microfluídica con sistema celulares aún está dando sus primeros pasos, pero ofrece enormes perspectivas hacia el futuro de los ensayos de fármacos para diferentes patologías”, especifica Samitier.
Estos dispositivos en 3D, que imitan las interrelaciones tejido-tejido y los microambientes únicamente vistos en los órganos vivos, permite una nueva percepción de las enfermedades que no puede obtenerse fácilmente con los estudios convencionales con animales, que son costosos y consumen mucho tiempo. Además, cede el paso a los resultados relacionados con humanos que los modelos animales no pueden predecir.
Un órgano muy complejo
“El sistema fluídico del bazo es muy complejo y adaptado evolutivamente para filtrar y destruir selectivamente glóbulos rojos viejos, microorganismos y glóbulos rojos parasitados por malaria”, explica Antoni Homs, investigador del IBEC y coautor del estudio.
“El bazo filtra la sangre mediante un método único, haciéndola ‘microcircular’ a través de lechos de filtración formados por la pulpa roja del bazo en un compartimento especial donde el hematocrito (el porcentaje de células rojas de la sangre) se ve aumentado. De modo que los macrófagos especializados pueden reconocer y destruir glóbulos rojos enfermos”, añade.
Además, la sangre en este compartimento solo puede viajar en un único sentido a través de ranuras interendoteliales antes de llegar al sistema circulatorio, lo que representa un riguroso segundo test para asegurar la eliminación de las células viejas o enfermas.
Los investigadores han imitado estas dos condiciones de control en su plataforma de tamaño micro para simular la microcirculación de la sangre a través de dos canales principales (uno lento y uno rápido) diseñados para dividir el flujo. En el canal ‘lento’ la sangre fluye a través de una matriz de pilares simulando el ambiente real donde el hematocrito aumenta y la sangre ‘enferma’ es destruida.
El dispositivo ya se ha probado con glóbulos rojos humanos sanos y en infectados por malaria, trabajo realizado mayoritariamente por los investigadores predoctorales Luis G. Rigat-Brugarolas (IBEC) y Aleix Elizalde-Torrent (CRESIB/ISGlobal), coautores también de este trabajo. “Nuestro dispositivo facilitará el estudio de la función del bazo en malaria, e incluso podría proporcionar una plataforma flexible para la detección de posibles fármacos contra ésta y otras enfermedades hematológicas”, apunta del Portillo.
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