Simular un organismo en un chip para ensayar fármacos nuevos

Científicos pertenecientes a un proyecto respaldado por la Unión Europea han desarrollado un chip microfluídico capaz de analizar de manera simultánea las reacciones de varios tejidos de órganos humanos cuando entran en contacto con candidatos a fármacos. Este dispositivo revolucionario podría ahorrar millones de euros en costes de desarrollo de medicamentos.

Las empresas farmacéuticas se afanan en reducir tanto los costes multimillonarios que acarrea el desarrollo de fármacos como el tiempo que transcurre hasta su comercialización, con la intención de aprovecharlos al máximo antes de que caduquen las patentes correspondientes. En este sentido, la UE respaldó un proyecto de investigación de fase inicial, titulado Body-on-a-Chip (BOC), con el que se espera sustituir los cultivos bidimensionales utilizados normalmente en el ensayo de fármacos por un dispositivo multitejido que imita mejor las condiciones reales del organismo y que está compuesto por varios cultivos tridimensionales específicos de distintos órganos en un único chip. Sus responsables crearon el prototipo de BOC para evaluar el riesgo toxicológico de compuestos candidatos y su eficacia con anterioridad a la ejecución de los ensayos clínicos.

«La industria farmacéutica pierde una enorme cantidad de dinero al mantener candidatos a fármacos en proceso de desarrollo durante demasiado tiempo para descubrir posteriormente que el fármaco no tiene efecto», explicó el Dr. Jan Lichtenberg, de la empresa emergente suiza Insphero y coordinador de BOC. «Fallar pronto y rápido es lo deseable en la industria. Es necesario conocer la toxicología del fármaco con la mayor rapidez posible para eliminar los fallos del programa de desarrollo y ahorrar así millones e incluso miles de millones».

Conocer la toxicidad a largo plazo de los fármacos

La peligrosidad de los fármacos se ensaya normalmente con células que crecen en placas bidimensionales. En este tipo de sistema, los cultivos celulares bidimensionales pueden dejar de ser funcionales en cuarenta y ocho horas, en el caso de las células hepáticas por ejemplo, por lo que los ensayos ofrecen resultados sólo si el fármaco genera una toxicidad grave. En consecuencia, los medicamentos perjudicarían al paciente inmediatamente tras su administración.

Los científicos del proyecto BOC cargaron cultivos celulares tridimensionales (microtejidos esferoides representativos de órganos humanos como el hígado o el corazón) en compartimentos conectados por tubos minúsculos para así imitar el contexto fisiológico y las condiciones de un organismo complejo. El desarrollo de los microtejidos tridimensionales al margen del chip, en lugar de proceder a su cultivo in situ, ofrece una duración de los tejidos de hasta sesenta días para poder ensayar efectos toxicológicos a más largo plazo.

El fármaco a comprobar pasa, en una solución de nutrientes, a través de los «órganos» compartimentalizados y la placa se conecta con sistemas de análisis como un espectroscopio de masas a fin de analizar los metabolitos farmacológicos producidos. El dispositivo de BOC permite identificar estos metabolitos y estudiar su efecto en otros tejidos. El compuesto ensayado puede transformarse por las enzimas del hígado en metabolitos más potentes que el compuesto original, si bien estos también pueden resultar tóxicos. Dicha toxicidad de los metabolitos no es detectable en cultivos clásicos bidimensionales.

El dispositivo multitejido podría comercializarse en tres años

En el proyecto se ensayó un dispositivo con células de ratón representativas de dos tipos de tejido (hepático y tumoral). Para comprobar el correcto funcionamiento del dispositivo se emplearon varios agentes anticáncer conocidos como la estaurosporina y la ciclofosfamida, y otros fármacos más comunes como el paracetamol cuya toxicidad hepática está demostrada.

Los socios del proyecto experimentaron también con cuatro tejidos —hepático, tumoral, muscular cardíaco y neurológico— en el mismo chip y desarrollaron prototipos con seis y ocho compartimentos que podrían funcionar también, tal y como se demostró en el proyecto, con cultivos de células humanas.

«La financiación de la fase inicial ofrecida por la UE ha contribuido a que creáramos un prototipo sólido y a que sea posible la comercialización en dos o tres años de un sistema multitejido de «organismo en chip» (body-on-a-chip)», añadió el Dr. Lichtenberg.

El proyecto Body-on-a-Chip contó con la participación de cinco socios de cuatro países y con una financiación europea de 1,4 millones de euros.

(European Commission, CORDIS)