Los científicos del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa WFIRM han desarrollado el modelo de laboratorio del cuerpo humano más sofisticado del mundo, creando un sistema de órganos miniaturizados que se pueden utilizar para detectar los efectos nocivos y adversos de los medicamentos antes de recetarlos.pacientes. El uso de un sistema de este tipo en el cribado de posibles productos farmacéuticos podría tener un impacto significativo en acelerar la comercialización de nuevos medicamentos, reducir el costo de los ensayos clínicos y reducir o eliminar las pruebas en animales.
El sistema, desarrollado a partir de fondos proporcionados por la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa DTRA, se construye a partir de muchos tipos de células humanas que se combinan en tejidos humanos que representan la mayoría de los órganos del cuerpo humano, como el corazón, el hígado y los pulmones.Cada uno de estos órganos en miniatura son pequeñas estructuras tridimensionales similares a tejidos de aproximadamente una millonésima parte del tamaño de un órgano humano adulto. El sistema puede usarse para imitar tejidos / órganos y puede usarse como una plataforma de prueba y predicción.
"La capacidad más importante del sistema de tejidos de órganos humanos es la capacidad de determinar si un fármaco es tóxico para los seres humanos en una etapa muy temprana del desarrollo y su uso potencial en la medicina personalizada", dijo Anthony Atala, MD, de WakeForest Institute for Regenerative Medicine y autor principal del estudio. "Eliminar los medicamentos problemáticos al principio del proceso de desarrollo o terapia puede literalmente ahorrar miles de millones de dólares y potencialmente salvar vidas".
De hecho, el modelo de órgano en miniatura de WFIRM ya ha podido medir la toxicidad en muchos medicamentos aprobados para uso humano que luego fueron retirados del mercado cuando se descubrió que estos medicamentos en realidad podrían ser bastante dañinos para las personas.Los fármacos no se encontraron inicialmente usando sistemas estándar de cultivo celular 2D y modelos de experimentación con animales, y no se detectaron efectos adversos a lo largo de tres niveles de ensayos clínicos en humanos, el sistema desarrollado en WFIRM pudo detectar fácilmente la toxicidad, replicando el daño observado en humanos.
En un artículo publicado por la revista Biofabricación , los investigadores detallan cómo se crearon los órganos en miniatura y cómo funciona el sistema de tejidos de órganos humanos. Debido a los requisitos individuales específicos de cada tipo de tejido, se empleó una caja de herramientas de técnicas de biofabricación para crear cada órgano en miniatura.
Se aíslan pequeñas muestras de células de tejido humano y se modifican en versiones en miniatura del órgano humano. Pueden contener células de los vasos sanguíneos, células del sistema inmunológico e incluso fibroblastos, las células del tejido conectivo. Cada uno de estos órganos, también conocido comoequivalentes de tejidos de órganos, realiza las mismas funciones que en el cuerpo humano. Por ejemplo, el corazón late unas 60 veces por minuto, el pulmón respira el aire del entorno circundante y el hígado descompone los compuestos tóxicos en productos de desecho inofensivos.
"Sabíamos desde el principio que necesitábamos incluir todos los tipos de células principales que estaban presentes en el órgano original", dijo el coautor Aleks Skardal, PhD, anteriormente en WFIRM y ahora en la Universidad Estatal de Ohio. "En ordenpara modelar las diferentes respuestas del cuerpo a los compuestos tóxicos, necesitábamos incluir todos los tipos de células que producen estas respuestas ".
Otra característica distintiva del sistema de tejidos de órganos humanos de WFIRM es el sistema circulatorio de la sangre. Cada sistema contiene medios, una sustancia que contiene nutrientes y oxígeno, que circula entre todos los tipos de órganos, entregando oxígeno y eliminando los desechos. El sistema sanguíneo en estos dispositivoses muy pequeño, emplea una tecnología conocida como microfluídica para recircular los compuestos de prueba a través del sistema de órganos y eliminar los productos de descomposición del fármaco que cada órgano está produciendo.
El equipo de WFIRM reconoció desde el principio que los fármacos y las moléculas tóxicas no se mueven ordenadamente de un órgano a otro. En lugar de transferir muestras de un tipo de órgano a otro, los investigadores construyeron un circuito de microfluidos que recircula las muestras, una y otra vez.a través de cada órgano exactamente de la misma manera en que el corazón recircula moléculas a través del cuerpo humano en la sangre.
El sistema de tejido de órganos humanos de WFIRM no fue fácil de desarrollar. Los científicos del instituto han estado trabajando durante casi tres décadas para construir órganos humanos a gran escala para trasplantes en pacientes. Hasta la fecha, más de 15 productos / tecnologías de tejidos y órganos desarrollados porLos científicos de WFIRM, incluidos los órganos de los músculos, la vejiga y la vagina, ya han sido probados en humanos en ensayos clínicos.
"La creación de órganos humanos microscópicos para pruebas de drogas fue una extensión lógica del trabajo que hemos logrado en la construcción de órganos a escala humana", dijo el coautor Thomas Shupe, PhD, de WFIRM. "Muchas de las mismas tecnologías que hemos desarrollado enel nivel a escala humana, como incluir un entorno muy natural para que las células vivan, también produjo excelentes resultados cuando se redujo al nivel microscópico ".
Debido a que el sistema WFIRM contiene las células correctas, en los números correctos de la especie correcta, los datos son mucho más predictivos de las respuestas biológicas esperadas en los seres humanos normales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro Médico Bautista Wake Forest . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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