Qué son los "órganos en un chip" que están revolucionando la investigación médica

Marina Simian, del Instituto de Nanosistemas de la UnSam
Marina Simian, del Instituto de Nanosistemas de la UnSam Crédito: Agencia TSS
Vanina Lombardi
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19 de junio de 2018  • 00:38

"La mayoría de los ensayos pre-clínicos que actualmente se realizan en ratones fracasan. En oncología, por ejemplo, solo el 5% de las drogas que entran a fase 1 termina siendo aprobada", dice la investigadora Marina Simian, especialista en el desarrollo de nuevos tratamientos para el cáncer de mama mediante el uso combinado de drogas tradicionales y nanotecnología en el Instituto de Nanosistemas de la Universidad Nacional de San Martín (INS-UNSAM). Simian advierte que, en el ámbito científico, se está reflexionando sobre cómo invertir mejor los recursos y una posibilidad es reemplazar las pruebas en animales por lo que se conoce como organoides, desarrollados con células humanas, "porque se busca que sea lo más reproducible a nuestra biología".

Estos organoides (que también son denominados órganos en un chip, por el inglés organs on a chip), son "una unidad funcional de un órgano, capaz de reproducir en cultivo la estructura biológica y la función de su contraparte in vivo", aclara Simian, y explica que el origen de estos organoides puede ser múltiple: una pequeña parte de un órgano, células reprogramadas o células embrionarias.

"Esto es una revolución: se da una conjunción entre el fracaso del sistema actual y el descubrimiento de determinados métodos, tanto de cultivos de células como de microfabricación. Es un momento en el que se combinan todas estas cosas y se puede dar un paso hacia adelante", destaca la especialista y advierte que el hecho de que se trate de estructuras en tres dimensiones es fundamental en la investigación, ya que en la actualidad se trabaja con células planas o en dos dimensiones, y la interacción entre ellas, así como las reacciones que presentan frente a los tratamientos, son totalmente diferentes cuando se las estudia de uno u otro modo.

Actualmente, existen dos métodos para "armar" estos organoides. Uno de ellos es conocido como top down, que parte de biomateriales sintéticos y células aisladas que se combinan para formar una estructura que remeda o emula al órgano en miniatura. El otro método es el denominado bottom up, mediante el cual se aprovecha la capacidad de auto-organización que tienen las células. "En nuestro laboratorio trabajamos con esta última metodología y esperamos más adelante poder trabajar en las top down, que requieren un proceso más interdisciplinario", afirma Simian, que es doctora en Ciencias Biológicas, y subraya que, junto con su equipo de alrededor de diez especialistas, entre becarios e investigadores, lograron cultivar y emular células tumorales de bioblastoma y de un tipo de cáncer de mama en particular, junto con otras células del sistema inmune denominadas macrófagos, que de algún modo protegen y ayudan al tumor a sobrevivir a los tratamientos conocidos.

"Estamos empezando a tratarlos y a estudiar en detalle qué es lo que pasa cuando les aplicamos distintos tipos de nanopartículas dirigidas, que contengan medicamentos o material genético que permita reprogramar a los macrófagos", explica Simian, que se desempeñó como becaria posdoctoral e investigadora del CONICET en el Instituto de Oncología Ángel H. Roffo durante más de diez años, y adelanta: "Ahora que están todas juntas, vamos a tirarles nanopartículas que alteren o afecten específicamente a células del sistema inmune, porque queremos ver si eso hace que desaparezca el tumor".

Marina Simian, del Instituto de Nanosistemas de la UnSam
Marina Simian, del Instituto de Nanosistemas de la UnSam Crédito: Agencia TSS

Laboratorios sin ratones

El uso de ratones para la investigación en laboratorio ha comenzado a ser cuestionado durante los últimos años, no sólo porque es un método costoso y por el sufrimiento que implica para animales, sino también por la confianza en los resultados que se obtienen a partir de ratones que viven en bioterios totalmente asépticos. Por eso, la tendencia en el mundo es minimizar el uso de estos animales en ensayos pre-clínicos y potenciar la investigación con organoides.

En este sentido, a fines del año pasado la FDA estadounidense firmó un acuerdo de cooperación con el laboratorio Emule, para desarrollar este tipo de órganos en un chip. "En Europa se están haciendo bancos de organiodes partiendo de tumores que se operan en pacientes y, en vez de tirarlos, podrían disociarse, cultivarse, formar pequeños tumores y congerlarlos. Eventualmente, si se desarrolla una nueva estrategia terapéutica, se los puede descongelar y probar en esas células humanas", ejemplifica Simian y agrega que también se han visto casos en los que se prueban medicamentos en los organoides, pero no se los puede usar en pacientes porque todavía no están aprobados. "En lugares adonde la clínica está muy cerca de lo básico pasa todo a la vez. Acá, estamos un poco más atrás en poder armar ese tipo de centros, pero en algunas clínicas norteamericanas, como Dana Farber, está la paciente, la operan, le hacen la genómica, llevan el tumor a los laboratorios que están en el subsuelo, disocian el tumor, lo cultivan y hacen pruebas. está todo junto".

En la Argentina, este tipo de investigaciones todavía se encuentra en una etapa incipiente. No solo porque existen muy pocos grupos dedicados al tema, sino también porque uno de los principales inconvenientes es el acceso a reactivos y otros insumos necesarios para llevarlas a cabo, que son muy costosos y tardan en arribar a los laboratorios locales. Algo similar ocurre en otros países de la región, como Brasil, adonde "tuvieron que hacer un salto un poco más acelerado para la investigación en Zika, que se hizo en organoides de cultivo", recuerda Simian, quien propone "pensar en qué tipo de inversión queremos hacer como país en este tema y ver si podemos lograr una investigación básica más exitosa, porque lo que queremos como investigadores y biólogos que trabajamos en tratamientos es que lo que nosotros imaginamos termine en la clínica".

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