Usando una plataforma de órgano en un chip, los investigadores diseñan una estrategia potencial para tratar las complicaciones graves de COVID-19
La profesora Milica Radisic y el candidato a doctorado Rick Lu pertenecen a un equipo de investigación que está explorando el potencial de un nuevo péptido antiinflamatorio para prevenir una reacción inmunitaria potencialmente mortal conocida como tormenta de citoquinas. Crédito: Jennifer Kieda
Usando su novedosa plataforma de órgano en un chip, un equipo de investigación de la Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad de Toronto ha identificado una molécula con el potencial de combatir una de las complicaciones más graves de COVID -19 contagios.
La molécula, un péptido antiinflamatorio novedoso llamado QHREDGS, no actúa directamente sobre el virus. En cambio, funciona para prevenir una reacción inmunitaria potencialmente mortal conocida como tormenta de citoquinas.
Se sabe que ocurren tormentas de citoquinas en algunos pacientes con COVID-19, así como con otras enfermedades. Ocurren cuando el cuerpo libera una gran cantidad de proteínas señalizadoras llamadas citocinas en la sangre. Demasiadas citocinas hacen que el sistema inmunitario se sobrecargue y pueden provocar complicaciones vasculares, insuficiencia multiorgánica e incluso la muerte. Uno de los mayores desafíos para los médicos durante la pandemia de COVID-19 ha sido comprender por qué algunas personas infectadas por el virus SARS-CoV-2 experimentan tormentas de citoquinas, mientras que otras no.
Los investigadores del Centro de Investigación y Aplicaciones en Tecnologías de Fluidos (CRAFT) de la U of T Engineering, codirigido por la profesora Milica Radisic del Instituto de Ingeniería Biomédica y el departamento de ingeniería química y química aplicada, están aprovechando su experiencia en tecnología de órgano en un chip para estudiar el problema.
«Los sistemas de órganos en un chip basados en células humanas tienen la ventaja única de permitirnos diseccionar procesos complejos al simplificar el sistema e introducir estratégicamente varios tipos de células inmunitarias para comprender mejor la cascada de eventos. «, dice Radisic.
Radisic y su equipo son expertos en el cultivo de tejido cardíaco funcional fuera del cuerpo humano. Estos tejidos cultivados en laboratorio permiten a los investigadores modelar enfermedades y comprender cómo las mutaciones genéticas en los tejidos cardíacos pueden causar insuficiencias cardíacas.
«Durante la pandemia, reutilizamos nuestras plataformas de tejido cardíaco para comprender cómo el virus SARS-CoV-2 puede causar disfunción vascular», dice Rick Lu, Ph.D. candidato.
En un artículo reciente publicado en la revista Lab on a Chip, Lu y sus coautores demostraron cómo llevaron a cabo el estudio utilizando una plataforma específica de modelo de tejido conocida como vasculatura integrada para evaluar eventos dinámicos (InVADE) .
Usando la plataforma InVADE, infectaron un vaso sanguíneo perfundible microfabricado en un chip con SARS-CoV-2 para comprender cómo el virus desencadena la inflamación y la disfunción vascular.
También evaluaron cinco compuestos con propiedades antiinflamatorias que habían sido probados previamente por médicos para ver si alguno de ellos parecía prometedor en la prevención de la tormenta de citoquinas.
QHREDGS es un péptido que anteriormente se había descubierto que mejoraba el metabolismo de los cardiomiocitos y aumentaba la supervivencia de las células endoteliales. En el estudio, Lu descubrió que mejoraba las funciones vasculares y reparaba los efectos nocivos del SARS-CoV-2. Por ejemplo, la función de una estructura vascular conocida como barrera endotelial mejoró en un 62 por ciento en comparación con las células endoteliales sin el péptido, y la secreción de algunas moléculas de tormenta de citoquinas disminuyó entre 1000 y 10 000 veces.
«La disfunción vascular puede permitir que el SARS-CoV-2 penetre en los órganos de una persona, como el corazón, el hígado y el intestino», dice Lu. «Al mejorar la función vascular y reducir la inflamación en el cuerpo, esperamos prevenir el tipo de insuficiencia orgánica que se ha visto en pacientes con COVID-19».
La plataforma InVADE se está utilizando para muchas otras investigaciones en el laboratorio de Radisic, incluido un estudio que explora por qué el cáncer rara vez se encuentra en el corazón. Lu y sus colegas también están utilizando el sistema vasculature-on-a-chip para comprender mejor las causas de la miocarditis que se han observado en pacientes con COVID-19, así como en algunas personas que han sido vacunadas contra la enfermedad.
Actualmente, el equipo está colaborando con médicos e investigadores de Toronto para encontrar marcadores biomoleculares únicos asociados con la miocarditis.
«Actualmente estamos utilizando parte del sistema inmunitario innato, es decir, las células mononucleares de sangre periférica (PBMC) y los neutrófilos, para ver cómo esas células inmunitarias pueden interactuar con el tejido cardíaco para comprender cómo afectan la función del tejido cardíaco. «, dice Lu.
«Estamos muy entusiasmados con esto porque no solo podremos identificar algunas de las vías moleculares asociadas con la miocarditis, sino que también esperamos encontrar terapias potenciales para revertir esta inflamación en el corazón».
Radisic espera que este tipo de sistema de órgano en un chip permita a los investigadores predecir y responder mejor a futuros eventos de salud pública.
«Además de eliminar los estudios con animales y mantener seguros a los participantes en los estudios clínicos, la pequeña escala [del sistema] también nos permite ser eficientes en el uso de reactivos, así como seguros al minimizar la cantidad de virus que se necesita para llevar a cabo los experimentos», dice.
«Esta tecnología puede permitir estudios rápidos y eficientes de patógenos emergentes y su potencial para infectar y afectar la función de varios órganos humanos».
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La vacuna contra el SARS-CoV-2 puede ayudar a la salud del corazón Más información: Rick Xing Ze Lu et al, la plataforma Vasculature-on-a-chip con inmunidad innata permite la identificación del péptido derivado de la angiopoyetina-1 como agente terapéutico para la inflamación inducida por el SARS-CoV-2, Lab on a Chip (2022). DOI: 10.1039/D1LC00817J Información de la revista: Lab on a Chip
Proporcionado por la Universidad de Toronto Cita: Usando la plataforma de órgano en un chip, los investigadores diseñan potencial estrategia para tratar las complicaciones graves de COVID-19 (28 de marzo de 2022) consultado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-organ-on-a-chip-platform-potential-strategy-severe.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.