Los medicamentos deben ser seguros para las futuras madres y para sus hijos no nacidos. Antes de que las autoridades aprueben un nuevo medicamento, debe probarse en ensayos con animales en roedores preñadas y, por regla general, en conejas preñadas.El Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas de ETH Zurich en Basilea ha desarrollado una prueba que les permite examinar la embriotoxicidad de un fármaco en cultivos celulares en lugar de animales.
La nueva prueba aún no reemplaza los ensayos con animales que se requieren legalmente como parte del proceso de aprobación de medicamentos. Sin embargo, como el nuevo procedimiento es simple, rápido y económico, los investigadores podrán usarlo en el futuro para probarun gran número de candidatos a fármacos en una etapa temprana del proceso de desarrollo. Las sustancias que son perjudiciales para los embriones se detectarán temprano en el proceso de desarrollo del fármaco y no solo en los estudios de embriotoxicidad en ensayos con animales.no se llevó a cabo hasta mucho más tarde en el proceso de desarrollo de medicamentos con solo candidatos potenciales de medicamentos cuidadosamente preseleccionados. Como la nueva prueba elimina a los candidatos de medicamentos no exitosos anteriormente, puede ayudar a reducir costos y reducir el número de experimentos con animales
Prueba de cultivo celular con células madre
El nuevo procedimiento es una forma avanzada de la prueba de células madre embrionarias, en la que las sustancias se prueban in vitro en los llamados cuerpos embrioides. Estos grupos tridimensionales de células se forman a partir de células madre embrionarias, en este caso, a partir deun ratón, y se someten a las primeras etapas del desarrollo embrionario durante un período de diez días. No se pueden producir embriones viables a partir de estas células.
Dirigido por el profesor de ETH Andreas Hierlemann, el grupo de investigación ahora ha ampliado esta prueba de células madre embrionarias para incluir el tejido hepático humano. "Hay una gran cantidad de sustancias que no son tóxicas en su forma original, pero que pueden transformarse en sustancias adversas medianteel metabolismo humano, especialmente por el hígado ", explica Julia Boos, estudiante de doctorado en el grupo de Hierlemann y autora principal del estudio, que ha sido publicado en la revista Ciencia avanzada . A diferencia de la prueba convencional de células madre embrionarias, la prueba recientemente desarrollada puede detectar sustancias de esta naturaleza.
Cuerpo en un chip
De principio a fin, la nueva prueba se lleva a cabo en su totalidad en un solo chip de cultivo celular, que está equipado con varios compartimentos. Los compartimentos contienen esferas de microtissue, formadas a partir de células hepáticas humanas por el spin-off InSphero ETH, ycuerpos embrioides, cultivados a partir de células madre de ratón. Los microtissues hepáticos y los cuerpos embrioides tienen un diámetro de aproximadamente medio milímetro y se colocan en diferentes compartimentos, que se conectan a través de microcanales para garantizar un intercambio líquido constante entre los diferentes grupos de células.
"Somos los primeros en combinar directamente el hígado y las células embrionarias en un enfoque cuerpo a chip", dice Boos. Así como el sistema circulatorio de una mujer embarazada vincula los procesos metabólicos en su hígado con los de su embrión en desarrollo, este sistema conectado garantiza una interacción constante entre las células del hígado y las células embrionarias. "Los metabolitos creados por las células del hígado, incluidos los metabolitos que son estables durante unos minutos, pueden actuar directamente sobre las células embrionarias", dice Boos.explica que combinar los dos en un solo chip presenta una mejora con respecto a otras pruebas in vitro existentes, que investigan la metabolización de sustancias en el hígado por separado de los efectos que estos metabolitos tienen en las células embrionarias.
Boos continúa describiendo otra ventaja de la nueva prueba: "En contraste con las pruebas en ratones vivos gestantes, en nuestra prueba, las sustancias son metabolizadas por las células hepáticas humanas, en otras palabras, tal como lo serían en humanoscuerpo cuando se administra el medicamento ". Señala que esto es relevante, ya que los humanos y los ratones tienen metabolismos diferentes.
Desarrollo adicional para pruebas de alto rendimiento
Los investigadores demostraron la efectividad de la nueva prueba con la ayuda de ciclofosfamida. Esta droga quimioterapéutica no tiene prácticamente ningún efecto en su forma básica, pero el hígado la transforma en una sustancia tóxica para las células. Se realizaron dos pruebas con ciclofosfamida:uno incluía la prueba de hígado / cuerpo embrioide recientemente desarrollado, y el otro involucraba cuerpos embrioides solos sin microtissues hepáticos. Lo que revelaron estas pruebas fue que una concentración cuatro veces menor de ciclofosfamida era suficiente para tener un efecto adverso en el desarrollo de los cuerpos embrioides cuando el hígadoel tejido estaba presente en el mismo ambiente.
Ahora, los científicos necesitan refinar aún más la prueba antes de que pueda aplicarse en el desarrollo de fármacos. Están prestando especial atención a los materiales que se usan en la prueba además de qué tan bien se pueden automatizar los procedimientos. Sería necesaria la automatizaciónsi la industria farmacéutica u otros investigadores pudieran desplegar la prueba a gran escala para la detección de alto rendimiento de los candidatos a fármacos. Además, los científicos desean desarrollar una prueba que use células madre humanas reprogramadas conocidas como células iPSen lugar de células madre de ratón. Luego tendrían una prueba in vitro basada completamente en tejido humano.
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Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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