Los investigadores de la Universidad de Michigan han utilizado un dispositivo "riñón en un chip" para imitar el flujo de medicamentos a través de los riñones humanos y medir su efecto sobre las células renales.
La nueva técnica podría conducir a una dosificación más precisa de medicamentos, incluidos algunos medicamentos potencialmente tóxicos que a menudo se administran en unidades de cuidados intensivos.
La dosificación precisa en las unidades de cuidados intensivos es crítica, ya que hasta dos tercios de los pacientes en la UCI experimentan una lesión renal grave. Los medicamentos contribuyen a esta lesión en más del 20 por ciento de los casos, en gran parte porque muchos medicamentos de cuidados intensivos son potencialmente peligrosos paralos riñones.
Sin embargo, determinar una dosis segura puede ser sorprendentemente difícil. Hoy en día, los médicos y los desarrolladores de medicamentos dependen principalmente de las pruebas en animales para medir la toxicidad de los medicamentos y determinar las dosis seguras. Pero los animales procesan los medicamentos más rápido que los humanos, lo que dificulta su interpretaciónresultados de pruebas y, a veces, llevando a los investigadores a subestimar la toxicidad.
La nueva técnica ofrece una forma más precisa de probar medicamentos, replicando de cerca el entorno dentro de un riñón humano. Utiliza un dispositivo de chip microfluídico para administrar un flujo preciso de medicamento a través de las células renales cultivadas. Se cree que esta es la primera vez queSe ha utilizado un dispositivo para estudiar cómo se comporta un medicamento en el cuerpo a lo largo del tiempo, denominado "perfil farmacocinético".
"Cuando administra un medicamento, su concentración aumenta rápidamente y se filtra gradualmente a medida que fluye a través de los riñones", dijo Shuichi Takayama, profesor de ingeniería biomédica de la UM. "Un riñón en un chip nos permite simular ese proceso de filtrado", proporcionando una forma mucho más precisa de estudiar cómo se comportan los medicamentos en el cuerpo ".
Takayama dijo que el uso de un dispositivo artificial brinda la oportunidad de realizar una prueba tras otra en un ambiente controlado. También permite a los investigadores alterar el flujo a través del dispositivo para simular niveles variables de la función renal.
"Incluso la misma dosis del mismo medicamento puede tener efectos muy diferentes en los riñones y otros órganos, dependiendo de cómo se administre", dijo el ex investigador de la UM Sejoong Kim, profesor asociado en el Hospital Bundang de la Universidad Nacional de Seúl de Corea ".el dispositivo proporciona una manera uniforme y económica de capturar datos que reflejan con mayor precisión a pacientes humanos reales ".
En el estudio, el equipo probó su enfoque comparando dos regímenes de dosificación diferentes para gentamicina, un antibiótico que se usa comúnmente en unidades de cuidados intensivos. Usaron un dispositivo microfluídico que intercala una membrana de poliéster delgada y permeable y una capa de células renales cultivadasentre los compartimentos superior e inferior.
Luego bombearon una solución de gentamicina en el compartimento superior, donde se filtró gradualmente a través de las células y la membrana, simulando el flujo de medicamentos a través de un riñón humano. Una prueba comenzó con una alta concentración que disminuyó rápidamente, imitando una vez-dosis diaria del medicamento. La otra prueba simuló una infusión lenta del medicamento, utilizando una concentración más baja que permaneció constante. El equipo de Takayama luego midió el daño a las células renales dentro del dispositivo.
Descubrieron que una dosis diaria de la medicación es significativamente menos dañina que una infusión continua, a pesar de que ambos casos finalmente entregaron la misma dosis de medicación. Los resultados de la prueba podrían ayudar a los médicos a optimizar mejor los regímenes de dosificación de gentamicina enel futuro. Quizás lo más importante es que mostraron que un riñón en un dispositivo de chip puede usarse para estudiar el flujo de medicamentos a través de los órganos humanos.
"Pudimos obtener resultados que se relacionan mejor con la fisiología humana, al menos en términos de efectos de dosificación, que lo que actualmente es posible obtener de pruebas en animales comunes", dijo Takayama. "El objetivo para el futuro es mejorar estos dispositivoshasta el punto en que podamos ver exactamente cómo un medicamento afecta al cuerpo de un momento a otro, en tiempo real ".
Takayama dijo que las técnicas utilizadas en el estudio deberían ser generalizables a una amplia variedad de otros órganos y medicamentos, permitiendo a los investigadores recopilar información detallada sobre cómo los medicamentos afectan el corazón, el hígado y otros órganos. Además de ayudar a los investigadores a ajustar los medicamentoscree que la técnica también podría ayudar a los fabricantes de medicamentos a probar los medicamentos de manera más eficiente, trayendo nuevos medicamentos al mercado más rápido.
En unos pocos años, Takayama prevé la creación de dispositivos integrados que puedan probar rápidamente múltiples regímenes de medicación y entregar una amplia variedad de información sobre cómo afectan los órganos humanos. PHASIQ, una empresa spin-off con sede en Ann Arbor fundada por Takayama junto conLa Oficina de Transferencia de Tecnología de la UM está comercializando el aspecto de lectura de biomarcadores de este tipo de tecnología.
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Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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