Kidney-on-a-chip ofrece pistas para prevenir el daño renal causado por medicamentos esenciales

Un riñón humano esferoide con sensores de oxígeno incorporados (naranja). Crédito: A. Cohen et al., Science Translational Medicine (2021)

Hay 1,5 millones de casos de toxicidad renal inducida por medicamentos cada año en los EE. UU. Entre los sospechosos habituales se encuentran la ciclosporina y el cisplatino, un par de medicamentos de quimioterapia ampliamente utilizados . Debido a que ambas se consideran terapias que salvan vidas, la investigación para mitigar el daño renal que causan es vital para mejorar el tratamiento de los pacientes con cáncer. Usando una tecnología de tejido en un chip específica para el riñón, los investigadores del Centro Grass de Bioingeniería de la Universidad Hebrea de Jerusalén y la compañía de biotecnología Tissue Dynamics han descubierto el mecanismo que causa el daño renal por estos medicamentos, así como un tratamiento para prevenir o revertir la nefrotoxicidad. Los hallazgos se publican en Science Translational Medicine.

Usando células de tejido humano en un entorno de microfluidos que imita la función de la estructura del túbulo proximal del riñón que es particularmente sensible a la toxicidad de los medicamentos y, a menudo, el sitio del primer y más grave daño del riñón por las terapias nefrotóxicas, el equipo incorporó biosensores para rastrear el tejido. respuesta a las drogas en tiempo real. El profesor Yaakov Nahmias, director del Grass Center for Bioengineering y autor correspondiente del estudio, ofrece una analogía simple. «Hoy en día, podemos saber fácilmente si nuestro automóvil tiene una llanta ponchada o una fuga de aceite, nuestro tablero se enciende porque colocamos sensores en todos los lugares que pueden fallar en un automóvil. Cuando nuestro automóvil falla, simplemente lo conectamos a una computadora eso puede decirnos qué está mal. Imagina hacer lo mismo, pero para el cuerpo humano». Parece material de ciencia ficción, pero con la tecnología de laboratorio en un chip, es una plataforma de prueba viable. «Colocamos sensores microscópicos en tejidos humanos con los que podemos comunicarnos. Esto nos permite medir pequeños cambios causados por enfermedades o toxicidad de fármacos».

«En este estudio, vimos que el fármaco contra el cáncer cisplatino hizo que los riñones recogieran demasiada azúcar», dijo el Dr. Nahmias a Medical Xpress. «La solución fue agregar un fármaco que bloqueara esta reabsorción de azúcar y esencialmente eliminara el efecto dañino de este tratamiento de quimioterapia». Y debido a que ese fármaco, un inhibidor del cotransportador de sodio-glucosa-2 (SGLT2) llamado empagliflozin, ya está aprobado por la FDA y está en uso, el proceso para probar su eficacia para mitigar el daño renal inducido por la quimioterapia es mucho más simple que probar un nuevo fármaco desde cero.

Reconstrucción en 3D de un esferoide renal que imita el túbulo proximal. Crédito: A. Cohen et al., Science Translational Medicine (2021)

Probar medicamentos para uso humano en tejidos in vivo es una mejor opción que las pruebas en animales pequeños porque los modelos y las pruebas en ratones no siempre reflejan los resultados que encontramos en ensayos clínicos. Lo que funciona bien para un ratón puede ser esencialmente insignificante en un cuerpo humano o, peor aún, tóxico. Al eludir esta etapa de experimentación con animales y, en su lugar, realizar pruebas directamente en tejido humano, los medicamentos y otras opciones de tratamiento se pueden probar de manera más rápida y precisa, pasándolos a pruebas clínicas antes y, con persistencia y buena ciencia, salvar vidas antes. «El cisplatino es uno de los medicamentos más utilizados en la terapia del cáncer», explica el Dr. Nahmias. «Nuestros hallazgos permitirían a los pacientes recibir dosis más altas del fármaco o tratamientos de mayor duración sin los efectos secundarios asociados con la quimioterapia».

• La ciclosporina y el cisplatino provocaron una acumulación tóxica de lípidos (rojo y verde) dentro de las células renales. Crédito: A. Cohen et al., Science Translational Medicine (2021)
• Plataforma Tissue Dynamics Human-on-Chip. Crédito: Tissue Dynamics

Si bien los modelos análogos humanos han estado disponibles durante algunas décadas, el Dr. Nahmias dice que la tecnología se ha subutilizado en las pruebas de drogas, pero él y su equipo esperan cambiar eso. . «Nuestro objetivo es comercializar la tecnología a través de nuestra startup Tissue Dynamics, lo que permitirá un proceso de desarrollo de fármacos más rápido y eficiente. Esta plataforma es fascinante y tenemos muchas más por venir».

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Investigadores utilizan tecnología de punta para bioimprimir mini-riñones Más información: Aaron Cohen et al. Mecanismo y reversión de la nefrotoxicidad inducida por fármacos en un chip, Science Translational Medicine (2021). DOI: 10.1126/scitranslmed.abd6299 Información de la revista: Science Translational Medicine

2021 Science X Network

Cita: Kidney-on-a- chip ofrece pistas para prevenir el daño renal por medicamentos esenciales (2 de marzo de 2021) consultado el 30 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2021-03-kidney-on-a-chip-clues-kidney-essential-drugs .html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.