Un músculo en un chip
Investigadores del Ibec crean un biorreactor que reproduce en miniatura el comportamiento de las células musculares
El dispositivo permitirá valorar la eficacia de los fármacos para enfermedades de manera personalizada
Javier Ramón, en su laboratorio del Instituto de Bioingeniería de Catalunya (Ibec). /
Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Catalunya (Ibec) han creado un biorreactor o
pequeño laboratorio que reproduce en miniatura el comportamiento de las
células musculares de un paciente y permite probar en él la efectividad de los fármacos para
tratar enfermedades. Las células colocadas en su interior crecen, se
alimentan y responden a los medicamentos como si se encontraran en el
cuerpo humano. Y todo ello en un único centímetro cuadrado.
El equipo se ha consagrado al estudio de la distrofia muscular miotónica,
una enfermedad que puede ser invalidante y que afecta a una de cada
8.000 personas, aunque teóricamente el biorreactor podría emplearse para
un gran abanico de dolencias musculares. Colegas internacionales ya han
creado modelos similares para analizar tejidos pulmonares o del
estómago, entre otros.
Javier Ramón, jefe del grupo de Biosensores para Bioingeniería del
Ibec, explica que estos biorreactores permiten probar fármacos de forma
eficaz y real -los tejidos se han obtenido a partir de células
del paciente y tienen el mismo ADN- sin necesidad de usar animales de
laboratorio y sin temer hipotéticos efectos adversos en personas reales.
Si mueren las células, no pasa nada. Todo ello, además, con rapidez y
manejabilidad. "La investigación de medicamentos es un proceso largo y
muy costoso", recuerda Ramón.
Biorreactor para ensayar fármacos contra la distrofia muscular, desarrollado por investigadores del Ibec en Barcelona. /
La primera fase del trabajo consiste en practicar una
biopsia en la piel del paciente para extraer fibroblastos (células del
tejido convectivo). A continuación se reprograman mediante la
modificación de un gen y se convierten en células precursoras de músculo
(mioblastos). "Así las podemos cultivar durante mucho tiempo -explica
Ramón-. Luego, cuando les damos un fármaco específico, hacen el cambio a
células musculares".
Que sea funcional
Una vez el tejido se integra en el biorreactor, los
investigadores deben alimentarlo para que se mantenga vivo. Se
le adiciona, por ejemplo, glucosa y proteínas de suero, así
como oxígeno y dióxido de carbono, puesto que no hay vasos sanguíneos
que puedan llevarlos. Al tratarse de un dispositivo aislado del
exterior, todos los nutrientes y los fármacos que deben ser validados se
introducen mediante unos miniconductos llamados canales
de microfluídica diseñados por el propio Ibec.
Estructuras en tres dimensiones
El biorreactor cuenta también como una base-andamiaje de
gelatina y celulosa para favorecer que las células se anclen, se pongan
una encima de otra y se acumulen en tres dimensiones. Este detalle es
esencial puesto que, de lo contrario, se mantendrían en un cultivo plano
y no reproducirían la realidad del músculo, dice Ramón: "Necesitamos un
ambiente lo más parecido a lo que encontrarían en el cuerpo. Que puedan
crecer y ser funcionales". El material es biocompatible y
biodegradable, es decir, las estructuras desaparecen al cabo de unos
pocos días. Si todo funciona con normalidad, las células empiezan a
crecer, a fusionarse y al final forman los característicos miotubos
musculares, "células largas que son las que tienen la actividad
contráctil".
El dispositivo, finalmente, dispone de unos electrodos
que aplican un campo eléctrico y que permiten observar cómo se contraen y
expanden los tejidos. "Las células musculares no se mueven por
sí mismas, necesitan unos electrodos debajo", dice. En cierto modo, lo
que hacen los investigadores es reproducir de forma artificial lo que en
el cuerpo humano harían las neuronas.
Determinar la respuesta
Para determinar cómo responden las células a los fármacos
y otros condicionantes externos, el objetivo es crear una serie de
biosensores que medirán metabolitos que se segregan, proteínas clave
como las interleucinas y las citocinas, "que son indicadoras de la salud
del músculo". "Ello nos proporcionará información esencial para el
análisis", insiste Ramón.
El proyecto, llamado Músculo en un Chip (Muscle-on-a-Chip), ha contado para su desarrollo con el apoyo de la Fundación La Caixa. Este año se ha presentado en la plataforma Giving Tuesday, donde permanecerá activo hasta el 31 de diciembre con
la finalidad de recaudar los 25.000 euros en los que se ha valorado la
realización de las últimas fases. "Si cumplimos con los objetivos de la
financiación, las últimas fases del proyecto se podrían poner en marcha
en enero de 2018 y, a finales de 2019, ya podríamos tener un prototipo
funcional", concluye Javier Ramón.
http://www.elperiodico.com/es/ciencia/20171210/musculo-chip-biorreactor-ibec-enfermedades-musculares-6482583
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