El nuevo chip de m\u00faltiples \u00f3rganos tiene el tama\u00f1o de un portaobjetos de microscopio de vidrio y permite el cultivo de hasta cuatro tejidos humanos dise\u00f1ados, cuya ubicaci\u00f3n y El n\u00famero se puede adaptar a la pregunta que se hace. Estos tejidos est\u00e1n conectados por flujo vascular, pero la presencia de una barrera endotelial selectivamente permeable mantiene su nicho espec\u00edfico de tejido. Cr\u00e9dito: Kacey Ronaldson-Bouchard\/Columbia Engineering <\/p>\n
Los tejidos dise\u00f1ados se han convertido en un componente cr\u00edtico para modelar enfermedades y probar la eficacia y seguridad de los medicamentos en un contexto humano. Un desaf\u00edo importante para los investigadores ha sido c\u00f3mo modelar las funciones corporales y las enfermedades sist\u00e9micas con m\u00faltiples tejidos dise\u00f1ados que pueden comunicarse fisiol\u00f3gicamente tal como lo hacen en el cuerpo. Sin embargo, es esencial proporcionar a cada tejido dise\u00f1ado su propio entorno para que los fenotipos espec\u00edficos del tejido puedan mantenerse durante semanas o meses, seg\u00fan lo requieran los estudios biol\u00f3gicos y biom\u00e9dicos. Lo que hace que el desaf\u00edo sea a\u00fan m\u00e1s complejo es la necesidad de vincular los m\u00f3dulos de tejido para facilitar su comunicaci\u00f3n fisiol\u00f3gica, lo cual es necesario para modelar condiciones que involucran m\u00e1s de un sistema de \u00f3rganos, sin sacrificar los entornos de tejidos dise\u00f1ados individualmente. <\/p>\n
Hasta ahora, nadie ha sido capaz de cumplir ambas condiciones. Hoy, un equipo de investigadores de Columbia Engineering y el Centro M\u00e9dico Irving de la Universidad de Columbia informan que han desarrollado un modelo de fisiolog\u00eda humana en forma de un chip de m\u00faltiples \u00f3rganos que consta de coraz\u00f3n, hueso, h\u00edgado y piel humanos dise\u00f1ados que est\u00e1n unidos por flujo vascular con c\u00e9lulas inmunitarias circulantes, para permitir la recapitulaci\u00f3n de funciones de \u00f3rganos interdependientes. Los investigadores han creado esencialmente un chip de m\u00faltiples \u00f3rganos plug-and-play, que es del tama\u00f1o de un portaobjetos de microscopio, que se puede personalizar para el paciente. Debido a que la progresi\u00f3n de la enfermedad y las respuestas al tratamiento var\u00edan mucho de una persona a otra, dicho chip eventualmente permitir\u00e1 la optimizaci\u00f3n personalizada de la terapia para cada paciente. El estudio es el art\u00edculo de portada de la edici\u00f3n de abril de 2022 de Nature Biomedical Engineering.<\/p>\n
\u00abEste es un gran logro para nosotros: hemos pasado diez a\u00f1os realizando cientos de experimentos, explorando innumerables ideas geniales y construyendo muchos prototipos , y ahora por fin hemos desarrollado esta plataforma que captura con \u00e9xito la biolog\u00eda de las interacciones de los \u00f3rganos en el cuerpo\u00bb, dijo Gordana Vunjak-Novakovic, l\u00edder del proyecto, profesora universitaria y profesora de ingenier\u00eda biom\u00e9dica, ciencias m\u00e9dicas y medicina dental de la Fundaci\u00f3n Mikati. . <\/p>\n
Inspir\u00e1ndose en el cuerpo humano<\/p>\n
Inspir\u00e1ndose en c\u00f3mo funciona el cuerpo humano, el equipo ha construido un sistema de chip de tejido humano en el que vincularon el coraz\u00f3n, el h\u00edgado, los huesos y los m\u00f3dulos de tejido de la piel al recircular el flujo vascular, lo que permite que los \u00f3rganos interdependientes se comuniquen tal como lo hacen en el cuerpo humano. Los investigadores eligieron estos tejidos porque tienen or\u00edgenes embrionarios, propiedades estructurales y funcionales claramente diferentes, y se ven afectados negativamente por los medicamentos para el tratamiento del c\u00e1ncer, lo que presenta una prueba rigurosa del enfoque propuesto. <\/p>\n
\u00abProporcionar comunicaci\u00f3n entre tejidos mientras se preservan sus fenotipos individuales ha sido un gran desaf\u00edo\u00bb, dijo Kacey Ronaldson-Bouchard, autora principal del estudio y cient\u00edfica investigadora asociada en el Laboratorio de C\u00e9lulas Madre e Ingenier\u00eda de Tejidos de Vunjak-Novakovic. . \u00abDebido a que nos enfocamos en usar modelos de tejido derivados del paciente, debemos madurar individualmente cada tejido para que funcione de una manera que imite las respuestas que ver\u00eda en el paciente, y no queremos sacrificar esta funcionalidad avanzada al conectar m\u00faltiples tejidos. En el cuerpo, cada \u00f3rgano mantiene su propio entorno, mientras interact\u00faa con otros \u00f3rganos mediante el flujo vascular que transporta c\u00e9lulas circulantes y factores bioactivos. Por lo tanto, decidimos conectar los tejidos mediante la circulaci\u00f3n vascular, preservando cada nicho de tejido individual que es necesario para mantener su biolog\u00eda. fidelidad, imitando la forma en que nuestros \u00f3rganos est\u00e1n conectados dentro del cuerpo\u00bb.<\/p>\n
Los m\u00f3dulos de tejido optimizados se pueden mantener durante m\u00e1s de un mes<\/p>\n
El grupo cre\u00f3 m\u00f3dulos de tejido, cada uno dentro de su ambiente y los separ\u00f3 del flujo vascular com\u00fan por una barrera endotelial selectivamente permeable. Los entornos de tejidos individuales pudieron comunicarse a trav\u00e9s de las barreras endoteliales ya trav\u00e9s de la circulaci\u00f3n vascular. Los investigadores tambi\u00e9n introdujeron en la circulaci\u00f3n vascular los monocitos que dan origen a los macr\u00f3fagos, debido a sus funciones importantes en la direcci\u00f3n de las respuestas de los tejidos a las lesiones, enfermedades y resultados terap\u00e9uticos.<\/p>\n
Todos los tejidos se derivaron de la misma l\u00ednea de humanos. c\u00e9lulas madre pluripotentes inducidas (iPSC), obtenidas de una peque\u00f1a muestra de sangre, con el fin de demostrar la capacidad para estudios individualizados y espec\u00edficos de pacientes. Y, para probar que el modelo se puede usar para estudios a largo plazo, el equipo mantuvo los tejidos, que ya hab\u00edan crecido y madurado durante cuatro a seis semanas, durante cuatro semanas m\u00e1s, despu\u00e9s de que se unieron por perfusi\u00f3n vascular. <\/p>\n
En nuestro estudio, cultivamos h\u00edgado, coraz\u00f3n, hueso y piel, conectados por flujo vascular durante cuatro semanas. Estos tejidos se pueden generar a partir de una sola c\u00e9lula madre pluripotente inducida humana, generando un chip espec\u00edfico para el paciente, un gran modelo para estudios individualizados de enfermedades humanas y pruebas de drogas. Cr\u00e9dito: Keith Yeager\/Columbia Engineering <\/p>\n
Uso del modelo para estudiar medicamentos contra el c\u00e1ncer<\/p>\n
Los investigadores tambi\u00e9n quer\u00edan demostrar c\u00f3mo se podr\u00eda usar el modelo para estudios de una condici\u00f3n sist\u00e9mica importante en un contexto humano y optaron por examinar los efectos adversos de los medicamentos contra el c\u00e1ncer. Investigaron los efectos de la doxorubicina, un f\u00e1rmaco anticancer\u00edgeno ampliamente utilizado, en el coraz\u00f3n, el h\u00edgado, los huesos, la piel y la vasculatura. Demostraron que los efectos medidos recapitularon los informados de los estudios cl\u00ednicos de terapia contra el c\u00e1ncer usando el mismo medicamento. <\/p>\n
El equipo desarroll\u00f3 en paralelo un nuevo modelo computacional del chip multiorg\u00e1nico para simulaciones matem\u00e1ticas de la absorci\u00f3n, distribuci\u00f3n, metabolismo y secreci\u00f3n de f\u00e1rmacos. Este modelo predijo correctamente el metabolismo de la doxorrubicina en doxorrubicinal y su difusi\u00f3n en el chip. La combinaci\u00f3n del chip multiorg\u00e1nico con la metodolog\u00eda computacional en estudios futuros de farmacocin\u00e9tica y farmacodin\u00e1mica de otros f\u00e1rmacos proporciona una base mejorada para la extrapolaci\u00f3n precl\u00ednica a cl\u00ednica, con mejoras en la l\u00ednea de desarrollo de f\u00e1rmacos.<\/p>\n
\u00abAl hacer eso \u00ab, tambi\u00e9n pudimos identificar algunos marcadores moleculares tempranos de cardiotoxicidad, el principal efecto secundario que limita el amplio uso del f\u00e1rmaco. En particular, el chip multiorg\u00e1nico predijo con precisi\u00f3n la cardiotoxicidad y la miocardiopat\u00eda que a menudo requieren que los m\u00e9dicos reduzcan las dosis terap\u00e9uticas. de doxorrubicina o incluso para detener la terapia\u00bb, dijo Vunjak-Novakovic.<\/p>\n
Los tejidos cultivados en el chip multiorg\u00e1nico (piel, coraz\u00f3n, hueso, h\u00edgado y barrera endotelial de izquierda a derecha) mantuvieron su especificidad de tejido. estructura y funci\u00f3n despu\u00e9s de estar unidas por el flujo vascular. Cr\u00e9dito: Kacey Ronaldson-Bouchard\/Columbia Engineering <\/p>\n
Colaboraciones en toda la universidad<\/p>\n
El desarrollo del chip multiorg\u00e1nico comenz\u00f3 desde una plataforma con el coraz\u00f3n, el h\u00edgado y la vasculatura, apodada plataforma HeLiVa. Como siempre ocurre con la investigaci\u00f3n biom\u00e9dica de Vunjak-Novakovic, las colaboraciones fueron fundamentales para completar el trabajo. Estos incluyen el talento colectivo de su laboratorio, Andrea Califano y su equipo de biolog\u00eda de sistemas (Universidad de Columbia), Christopher S. Chen (Universidad de Boston) y Karen K. Hirschi (Universidad de Virginia) con su experiencia en biolog\u00eda vascular e ingenier\u00eda, Angela M Christiano y su equipo de investigaci\u00f3n de la piel (Universidad de Columbia), Rajesh K. Soni de Proteomics Core en la Universidad de Columbia, y el soporte de modelado computacional del equipo de CFD Research Corporation.<\/p>\n
Una multitud de aplicaciones, todas en contextos espec\u00edficos de pacientes individualizados<\/p>\n
El equipo de investigaci\u00f3n actualmente est\u00e1 utilizando variaciones de este chip para estudiar, todo en contextos espec\u00edficos de pacientes individualizados: met\u00e1stasis de c\u00e1ncer de mama; met\u00e1stasis del c\u00e1ncer de pr\u00f3stata; leucemia; efectos de la radiaci\u00f3n en los tejidos humanos; los efectos del SARS-CoV-2 en el coraz\u00f3n, los pulmones y la vasculatura; los efectos de la isquemia en el coraz\u00f3n y el cerebro; y la seguridad y eficacia de los medicamentos. El grupo tambi\u00e9n est\u00e1 desarrollando un chip estandarizado f\u00e1cil de usar para laboratorios acad\u00e9micos y cl\u00ednicos, para ayudar a utilizar todo su potencial para avanzar en estudios biol\u00f3gicos y m\u00e9dicos. <\/p>\n
Vunjak-Novakovic agreg\u00f3: \u00abDespu\u00e9s de diez a\u00f1os de investigaci\u00f3n sobre \u00f3rganos en chips, todav\u00eda nos parece sorprendente poder modelar la fisiolog\u00eda de un paciente conectando tejidos de tama\u00f1o milim\u00e9trico al m\u00fasculo card\u00edaco que late, el h\u00edgado que metaboliza, y la piel y el hueso en funcionamiento que crecen a partir de las c\u00e9lulas del paciente. Estamos entusiasmados con el potencial de este enfoque. Est\u00e1 dise\u00f1ado exclusivamente para estudios de condiciones sist\u00e9micas asociadas con lesiones o enfermedades, y nos permitir\u00e1 mantener las propiedades biol\u00f3gicas de los humanos dise\u00f1ados tejidos junto con su comunicaci\u00f3n. \u00a1Un paciente a la vez, desde la inflamaci\u00f3n hasta el c\u00e1ncer!\u00bb <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
Usando la plataforma de \u00f3rgano en un chip, los investigadores dise\u00f1an una estrategia potencial para tratar las complicaciones graves de COVID-19 M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Un chip multiorg\u00e1nico con nichos de tejido maduro vinculados por flujo vascular, Nature Biomedical Engineering (2022). DOI: 10.1038\/s41551-022-00882-6 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Nature Biomedical Engineering <\/p>\n Proporcionado por la Facultad de Ingenier\u00eda y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia Cita<\/strong>: Plug-and -play organ-on-a-chip se puede personalizar para el paciente (27 de abril de 2022) consultado el 29 de agosto de 2022 en https:\/\/medicalxpress.com\/news\/2022-04-plug-and-play-organ-on- a-chip-customized-patient.html Este documento est\u00e1 sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigaci\u00f3n privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona \u00fanicamente con fines informativos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" El nuevo chip de m\u00faltiples \u00f3rganos tiene el tama\u00f1o de un portaobjetos de microscopio de vidrio y permite el cultivo de hasta cuatro tejidos humanos dise\u00f1ados, cuya ubicaci\u00f3n y El n\u00famero se puede adaptar a la pregunta que se hace. Estos tejidos est\u00e1n conectados por flujo vascular, pero la presencia de una barrera endotelial selectivamente … Continuar leyendo \u00abEl \u00f3rgano en un chip plug-and-play se puede personalizar para el paciente\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-11527","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/11527","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=11527"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/11527\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=11527"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=11527"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=11527"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}