Un equipo de investigadores del Centro de Ingeniería en Medicina del Hospital General de Massachusetts MGH MGH-CEM ha creado un "hígado en un chip", un modelo de tejido hepático que replica las variaciones metabólicas encontradas en todo el órgano y másrefleja con precisión los patrones distintivos del daño hepático causado por la exposición a toxinas ambientales, incluida la sobredosis farmacéutica. Su informe ha sido publicado en línea en la revista Informes científicos .
"Nuestro objetivo con este proyecto era crear una construcción de tejido hepático que responda a las toxinas de la misma manera que lo hace el hígado en su cuerpo", dice William McCarty, PhD, becario postdoctoral en MGH-CEM y autor principal del artículo ".El hígado es una planta de procesamiento químico, pero no es una sola tina; diferentes ubicaciones dentro del hígado reaccionan de manera diferente a los medicamentos y las toxinas. Aquí, explotamos los microfluídicos para controlar el metabolismo de las células del hígado hasta una resolución de unas pocas células, lo que nos permitepara crear tejido hepático que muestre los mismos patrones de toxicidad causados por las diferencias en el metabolismo de los medicamentos que el hígado en su cuerpo ".
Cuando la sangre pasa a través del hígado, viaja de las arterias a las venas a través de canales llamados sinusoides, revestidos con las células hepáticas llamadas hepatocitos. De un extremo del sinusoide a otro, los hepatocitos tienen diferentes funciones metabólicas, a menudo controladas por factores externos yexpresión génica: por ejemplo, las células más cercanas al extremo arterial de la sinusoide son más eficientes para liberar glucosa almacenada en forma de glucógeno, mientras que las células en el extremo venoso son más eficientes para absorber y almacenar glucosa.para otras funciones hepáticas son bien conocidas, con cambios metabólicos que ocurren a lo largo de las 25 células de la sinusoide.
Para desarrollar un sistema que reproduzca más de cerca las diferencias metabólicas entre los hepatocitos, el equipo de investigación desarrolló un dispositivo microfluídico que distribuye hormonas u otros agentes químicos a través de una muestra de hepatocitos de 20 a 40 células de manera quelos efectos en las células del hígado varían de un lado a otro. Por ejemplo, si la insulina para reducir el azúcar en la sangre se alimenta en una de las dos entradas del dispositivo, mientras que el glucagón, que aumenta el azúcar en la sangre, se agrega a través del otro, el metabolismo delos hepatocitos se cambian para que aquellos en un lado liberen glucosa mientras que los del otro lo toman. El uso de otros agentes produjo resultados similares en el campo de los hepatocitos con respecto al metabolismo del nitrógeno o la degradación del alcohol, y el uso de una molécula que induce la expresiónde las enzimas del metabolismo del fármaco dio como resultado diversas zonas de susceptibilidad a los efectos tóxicos del acetaminofén.
"Los investigadores han estado desarrollando modelos de hígado in vitro durante 40 años, pero todos esos sistemas ignoran los distintos patrones de hepatocitos metabólicamente activos que existen dentro de la sinusoide hepática", dice Martin Yarmush, MD, PhD, director del MGH-CEMy el autor principal del artículo: "Esperamos que esta herramienta, que muestra la zonificación del metabolismo de carbohidratos y nitrógeno, además de la desintoxicación de drogas y la degradación del alcohol, mejore nuestra capacidad de comprender y predecir los efectos de las toxinas y las nuevas drogas en el hígado".
El coautor Berk Usta, PhD, de MGH-CEM, agrega: "Si bien se necesita una mayor replicación y validación con más compuestos, este estudio demuestra la importancia del control fino del metabolismo hepático. Dado que muchas patologías hepáticas también muestran variación regional,esta herramienta también puede servir como base para modelos de enfermedad hepática ". Berk y Yarmush son miembros de la facultad de la Facultad de Medicina de Harvard. El trabajo en este estudio fue apoyado por las subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud UH2TR000503, F32DK098905 y 1R21EB020192-01.
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Materiales proporcionado por Hospital General de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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