Los investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania han demostrado la viabilidad de su plataforma de "órgano en un chip" al estudiar cómo se transportan las drogas a través de la barrera placentaria humana.
Algunos medicamentos administrados por vía materna pueden ingresar al torrente sanguíneo fetal, pero aún se desconoce cómo la placenta determina qué moléculas pueden pasar. Las formas de probar este proceso son limitadas. Los modelos animales no capturan detalles importantes de la fisiología humana, la mayoríala investigación in vivo no puede realizarse éticamente, y las placentas donadas después del nacimiento solo son viables durante unas pocas horas, lo que dificulta la realización adecuada de experimentos de transporte complicados.
Sin embargo, se ha probado una pequeña cantidad de medicamentos a través de este método de "perfusión placentaria ex vivo". Al comparar los resultados de los experimentos de transporte realizados en su placenta en un chip, el equipo de Penn demostró que su sistema de sobremesa podría ser unsustituto efectivo para un órgano vivo en dicha investigación.
El estudio fue dirigido por Dan Huh, Profesor Asistente de la Familia Wilf en Bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Penn, y Cassidy Blundell, una estudiante graduada en el laboratorio de Huh. Otros miembros del laboratorio, Yoon-Suk Yi, Lin Ma,Emily Tess, Megan Farrell y Andrei Georgescu contribuyeron al estudio y colaboraron con Lauren M. Aleksunes, profesora asociada de la Facultad de Farmacia Ernest Mario de la Universidad de Rutgers.
Fue presentado en la portada de la revista Materiales avanzados de atención médica .
La placenta en un chip del equipo Penn es un pequeño bloque de silicona que alberga dos canales microfluídicos separados por una membrana porosa. Los investigadores cultivan células trofoblasto humanas en un lado de la membrana y células endoteliales en el otro. Las capasde esos dos tipos de células imitan la barrera placentaria, que determina qué pasa del sistema circulatorio materno al fetal.
Al agregar diferentes moléculas al fluido similar a la sangre que fluye a través del canal microfluídico "materno", los investigadores pueden medir la velocidad a la que se transfieren al canal "fetal" y cuánto se acumulan en la barrera misma.
La capacidad de probar este proceso en placentas humanas es muy demandada. Las mujeres embarazadas están excluidas de los ensayos clínicos con medicamentos, y los modelos animales tienen limitaciones severas. Estas limitaciones se demostraron trágicamente en el caso de la talidomida, donde un medicamento para las náuseas matutinas puedeel transporte a través de la barrera placentaria humana condujo a decenas de miles de defectos congénitos y muertes.
Los experimentos de transporte de vanguardia actuales se realizan en tejido placentario humano donado, pero conectar un órgano vivo al aparato de prueba es una propuesta complicada y delicada.
"La perfusión placentaria ex vivo es un gran método", dijo Huh, "pero tiene una tasa de fracaso bastante alta, y la configuración experimental es complicada: es propensa a fugas y necesita un alto nivel de experiencia. La mayoría de las compañías farmacéuticasno podrán probar sus drogas usando este método "
Para validar su placenta en un chip como plataforma de prueba, Huh y sus colegas compararon el transporte de dos medicamentos que se han estudiado mediante perfusión placentaria ex vivo: heparina, un anticoagulante y gliburida, utilizados en el tratamiento dediabetes gestacional.
Se entiende que la heparina es una molécula demasiado grande para pasar a través de la barrera placentaria, y la placenta en un chip del equipo también confirmó ese resultado. La gliburida se considera segura para usar durante el embarazo, gracias a los transportadores de eflujo especializados expresados porel tejido placentario que impide que las moléculas de fármaco administradas por vía materna lleguen al feto. La placenta en un chip pudo emular este mecanismo de protección.
"Nos estamos acercando", dijo Huh. "Este estudio nos ha dado la confianza de que la placenta en un chip tiene un enorme potencial como plataforma de detección para evaluar y predecir el transporte de drogas en la placenta humana".
Será necesario realizar más investigaciones y estudios de validación antes de que la placenta en un chip reproduzca suficientemente su contraparte in vivo para fines de pruebas clínicas.
"Por ejemplo, el marcador fluorescente que usamos cambia el tamaño y la forma del medicamento, lo que tiene un efecto en el transporte", dijo Blundell. "En adelante, trabajaremos con nuestra colaboradora farmacóloga, Lauren Aleksunes, y ellalaboratorio para simular situaciones más realistas "
Más allá de los productos farmacéuticos, la placenta en un chip del equipo Penn sería útil para comprender mejor los impactos en la salud de una variedad de cosas que potencialmente podrían cruzar al torrente sanguíneo fetal.
"Nos gustaría utilizar este sistema para probar cosas más allá de las drogas, tales como suplementos herbales, vitaminas y una gran cantidad de cosas que las mujeres podrían tomar durante el embarazo", dijo Blundell.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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