Se encuentra una opción celular alternativa para órganos en chips
Tanmay Mathur observa un órgano vascular en un chip hecho de células sanguíneas bajo el microscopio. Crédito: Ingeniería de Texas A&M
La tecnología de órgano en un chip ha proporcionado un impulso para descubrir nuevos medicamentos para una variedad de enfermedades raras e ignoradas para las cuales los modelos actuales no existen o carecen de precisión. En particular, estas plataformas pueden incluir las células de un paciente, lo que da como resultado un descubrimiento específico del paciente.
Como ejemplo, aunque la enfermedad de células falciformes se describió por primera vez a principios del siglo XX, el rango de gravedad de la enfermedad genera desafíos cuando se trata de tratar a los pacientes. Dado que esta enfermedad es más frecuente entre las minorías económicamente pobres y subrepresentadas, ha habido una falta general de estímulo para descubrir nuevas estrategias de tratamiento debido a la inequidad socioeconómica, lo que la convierte en una de las enfermedades huérfanas más graves a nivel mundial.
Tanmay Mathur, estudiante de doctorado en el laboratorio del Dr. Abhishek Jain en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Texas A&M, está desarrollando vasos sanguíneos personalizados para mejorar el conocimiento y derivar tratamientos contra la disfunción vascular que se observa en la enfermedad de células falciformes y otras enfermedades raras de la sangre y los vasos. .
Las células actuales utilizadas en los modelos de vasos sanguíneos utilizan células madre pluripotentes inducidas (IPSC), que se derivan de las células endoteliales de un paciente. Sin embargo, Mathur dijo que estas células tienen limitaciones: caducan rápidamente y no se pueden almacenar durante largos períodos de tiempo.
La investigación de Mathur ofrece una alternativa de células endoteliales de crecimiento sanguíneo (BOEC, por sus siglas en inglés), que se pueden aislar de la sangre de un paciente. Todo lo que se necesita es de 50 a 100 mililitros de sangre.
«El equipo y los reactivos involucrados también son muy económicos y están disponibles en la mayoría de los entornos clínicos», dijo Mathur. «Estas células son células endoteliales progenitoras, lo que significa que tienen una alta proliferación, por lo que si les sigues dando la comida que quieren, dentro de un mes, tendremos suficientes células para que podamos seguir subcultivándolas con éxito para siempre».
Este gráfico demuestra cómo los vasos sanguíneos personalizados pueden conducir a tratamientos más específicos para pacientes con enfermedad de células falciformes. Crédito: Tanmay Mathur/Texas A&M Engineering
Sin embargo, la pregunta es si los BOEC funcionan como IPSC en el contexto de órganos en chips, un microdispositivo que permite a los investigadores crear estos modelos de vasos sanguíneos. Esa es una pregunta que Mathur respondió recientemente en un artículo publicado en el Journal of the American Heart Association.
«Al combinar el análisis de nuestro chip vascular con la secuenciación de ARN de próxima generación, pude demostrar que los BOEC no difieren de ninguna manera estadística en comparación con las otras células», dijo Mathur. «No solo puede realizar estudios específicos de pacientes con BOEC, sino que también puede usar estas células como alternativas a las células existentes, porque al final del día siguen siendo principalmente células humanas. células derivadas con el menor esfuerzo posible, esa es siempre la mejor manera de avanzar».
El siguiente paso de Mathur es comenzar a analizar una cohorte más grande de muestras de sangre con enfermedad de células falciformes e incorporar la computación al proyecto a través de máquinas Aprendizaje e inteligencia artificial. Al desarrollar un modelo de chip que puede predecir variables como el tiempo de coagulación, la inflamación y más, el algoritmo puede relacionar el historial y el tratamiento de cada paciente con el estado de su enfermedad.
«Digamos que hice un modelo en 100 pacientes». dijo Mathur. «Si me da el paciente 101 y ejecuto la misma metodología para esas células, mi algoritmo debería poder predecir si ese paciente es un paciente con anemia falciforme grave, moderada o leve. Es importante porque el médico quiere saber qué es las estrategias de tratamiento a corto y largo plazo más efectivas para el paciente».
«El trabajo de Tanmay sienta las bases de lo que yace en el futuro de la ingeniería de tejidos y la tecnología de órganos en chip y el impacto positivo que estas plataformas pueden hacer en la medicina personalizada», dijo Jain.
El desarrollo de este algoritmo ayudará a reducir las conjeturas que los médicos tienen que hacer al crear planes de tratamiento.
«En este momento, hacemos no sé qué cantidad de un fármaco administrar a un paciente leve. Es por eso que corregimos de más o de menos las complicaciones», dijo Mathur. «Cada fármaco tendrá ciertas reacciones secundarias, que solo puede minimizar. La mejor manera de minimizar es adaptar su terapia para cada paciente. Estoy tratando de minimizar esta iteración y minimizar el costo, así como maximizar el éxito de la terapia». para el paciente».
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Un mejor tratamiento para la enfermedad de células falciformes Más información: Tanmay Mathur et al, Comparative Analysis of BloodDerived Endothelial Cells for Designing NextGeneration Customize OrganonChips, Journal of the American Heart Association ( 2021). DOI: 10.1161/JAHA.121.022795 Información de la revista: Journal of the American Heart Association
Proporcionado por Texas A&M University Cita: Opción de células alternativas para órganos en chips encontrado (10 de diciembre de 2021) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-alternative-cell-option-organs-on-chips.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.