Preguntas y respuestas: Órganos en un chip dirigido a la Estación Espacial Internacional

ARRIBA: Estación Espacial Internacional© ISTOCK.COM, 3DSCULPTOR

El viernes 3 de mayo, los Institutos Nacionales de Salud y la NASA esperan lanzar reactivos para su proyecto Tissue Chips in Space, enviando varios de estos sistemas microfisiológicos a la estación espacial internacional a bordo del Cohete SpaceX Falcon 9. Los investigadores esperan que estudiar la forma en que estos órganos en un chip responden a la microgravedad, que se sabe que causa cambios fisiológicos, incluidos algunos que imitan aspectos del envejecimiento, proporcionará información sobre la salud humana en la Tierra.

El primer tejido Los chips se lanzaron en diciembre de 2018. La misión de esta semana es la segunda entrega de nueve conjuntos de experimentos para un proyecto que Lucie Low, gerente del programa científico de Tissue Chips for Drug Screening, describe como «un orden de complejidad por encima de cualquier cosa que yo pueda hacer». «Nunca antes había experimentado en ciencia».

El científico habló con Low sobre los experimentos.

Lucie Low, directora del programa científico, Tissue Chips…

El científico: Entonces, ¿qué es exactamente un órgano en un chip?

Lucie Low: La frase técnica es sistemas microfisiológicos. Pero los chips de tejido, órganos en chips, son pequeños dispositivos del tamaño de una llave USB que están diseñados para contener células humanas vivas en una estructura tridimensional estilo andamio que mantiene a estas células vivas y haciendo su trabajo. Y es esencialmente una forma de recrear un modelo [de] los tejidos y órganos de su cuerpo.

TS: ¿Y por qué los enviamos a la estación espacial?

LL: Todo lo que estamos haciendo es en realidad para beneficiar la salud humana aquí en la Tierra. La microgravedad provoca cambios en la fisiología de los astronautas que hemos visto que la NASA ha visto a lo largo de los años. Hay cambios en la densidad ósea. Hay cambios en la masa muscular. Hay cambios en el sistema cardiovascular, y en el sistema inmunológico. Los astronautas comienzan a ver pérdida ósea después de solo un par de semanas en la estación espacial, pero eso se parece mucho a la osteoporosis aquí en la Tierra.

Todos estos cambios. . . son en realidad muy similares a los estados de enfermedad y estados asociados con el envejecimiento que vemos aquí en la Tierra, pero ocurren mucho más rápido. Entonces, esencialmente, estábamos usando la microgravedad como una herramienta para acelerar esos estados de enfermedad.

Y usando chips de tejido, podemos poner células en esos chips que en realidad modelarán tejidos humanos, y esperábamos que lo hicieran. también muestran los estados de enfermedad acelerados que vemos en los astronautas. Lo bueno de esto es que podemos comenzar a usar chips de tejido para comprender las patologías y los mecanismos de la enfermedad en una línea de tiempo muy rápida que podría tardar décadas en convertirse en un problema clínicamente relevante aquí en la Tierra.

TS: ¿Qué tipo de experimentos se realizarán esta vez?

Bajo: Para esto lanzamiento que viene esta semana, tenemos cuatro equipos. Tenemos un chip de pulmón y médula ósea que está saliendo del Hospital Infantil de [Filadelfia y] la Universidad de Pensilvania, y este equipo está analizando cómo responde el pulmón a una infección bacteriana en la estación espacial, en órbita, y cómo responde la médula ósea a eso mediante la movilización de los neutrófilos, que son los glóbulos blancos. Así que están analizando la respuesta inmunitaria a una infección bacteriana.

Tenemos un equipo de la Universidad de Washington que está lanzando un chip de riñón. Y están buscando efectos similares a los de la osteoporosis. El calcio de [la rápida pérdida de masa ósea en microgravedad] en realidad se filtra a través de los riñones y eso es lo que termina contribuyendo a la formación de cálculos renales. Esperan obtener información sobre la osteoporosis y cómo podría ocurrir la formación de cálculos renales.

Nuestro próximo equipo es un chip para la articulación de la rodilla que enviarán desde el MIT, dirigido por Alan Grodzinsky. Y este equipo está enviando punciones óseas de las rodillas de los donantes y están analizando algunos de los cambios metabólicos, proteómicos, celulares y moleculares que se producen en respuesta a la microgravedad después de una lesión postraumática de tipo artrosis. </p

El equipo final que estamos lanzando es un equipo de una compañía llamada Emulate, y están lanzando un chip de barrera hematoencefálica. . . . Sabemos que con todos los cambios de fluidos y todos los cambios en el sistema cardiovascular y de presión arterial que ocurren en los astronautas, es muy probable que su barrera hematoencefálica también se vea afectada. Y entonces queremos entender cómo la microgravedad podría causar que la barrera hematoencefálica se vuelva más o menos permeable, y luego la fuga de esta barrera hematoencefálica en microgravedad se traducirá directamente en cómo las drogas cruzan esa barrera hematoencefálica, y eso es será muy informativo para los estudios aquí en la Tierra para el desarrollo de fármacos.

TS: ¿Hay algo que le gustaría ¿añadir o enfatizar?

LL: El punto clave es que no estamos haciendo esto por la salud de los astronautas. Todos asumen que debido a que estamos trabajando con la NASA, estamos tratando de entender la salud de los astronautas. Pero en realidad, la misión de los NIH es ayudar a la salud humana en la Tierra, y eso es exactamente lo que estamos haciendo. Todos los equipos tienen una relevancia clínica directa en cuestiones clínicas muy importantes.

Utilizamos chips de tejido como herramienta para comprender enfermedades y probar fármacos. Y también estaban usando la microgravedad como herramienta. . . y unirlos nos permite acelerar todo el proceso de modelado de enfermedades y pruebas de fármacos en todo el espectro porque, como saben, el desarrollo de fármacos en la Tierra es extraordinariamente largo y extremadamente costoso. Entonces, al combinar chips de tejido con el uso de la microgravedad, realmente condensamos potencialmente toda la línea de tiempo, así que eso es muy emocionante.

Corrección (2 de mayo): corregimos una línea mal escrita que llamaba a la Childrens Hospital of Philadelphia the Childrens Hospital of Pennsylvania. 

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