Desde corazones que laten hasta pulmones que respiran, los \u00f3rganos en chips son algunas de las herramientas m\u00e1s novedosas para la investigaci\u00f3n en biolog\u00eda humana. Aunque estos dispositivos pueden parecerse m\u00e1s a los componentes de una computadora que a las partes del cuerpo humano, los cient\u00edficos ahora han creado modelos de trabajo para toda una gama de \u00f3rganos, incluidos el h\u00edgado, los pulmones e incluso el sistema reproductivo femenino.<\/p>\n
Los investigadores esperan usar estos dispositivos para modelar enfermedades y facilitar el desarrollo de f\u00e1rmacos. \u00abCreo que para la mayor\u00eda de las personas, el objetivo es reemplazar las pruebas con animales y llevar a cabo una medicina personalizada de una manera m\u00e1s efectiva\u00bb. Donald Ingber, el director fundador del Instituto Wyss de Ingenier\u00eda Biol\u00f3gicamente Inspirada en la Universidad de Harvard, le dice a The Scientist.<\/em><\/p>\n Peque\u00f1os pulmones<\/strong><\/p>\n Un chip de alv\u00e9olo pulmonar con canales llenos de aire (amarillo) y canales llenos de sangre (azul), ambos revestidos con c\u00e9lulas humanas para imitar la funci\u00f3n a nivel de \u00f3rgano. INSTITUTO WYSS EN LA UNIVERSIDAD DE HARVARD<\/p>\n En el Instituto Wyss, los cient\u00edficos han desarrollado alrededor de 15 \u00f3rganos humanos diferentes en…<\/p>\n Para modelar m\u00e1s de cerca la biolog\u00eda humana, los investigadores tambi\u00e9n imitaron el movimiento de la respiraci\u00f3n mediante aplicando vac\u00edo para deformar los tubos huecos que recubren los canales principales.<\/p>\n La novedad que incorporamos [en nuestros chips] se bas\u00f3 en mi trabajo que demostr\u00f3 que las fuerzas mec\u00e1nicas son tan importantes como los qu\u00edmicos y los genes para el desarrollo de tejidos , mantenimiento y funci\u00f3n, dice Ingber. Este chip de alv\u00e9olo de un pulm\u00f3n proporcion\u00f3 una prueba de principio para modelar la fisiolog\u00eda y la enfermedad a nivel de \u00f3rgano normal, descubriendo nuevos conocimientos sobre la importancia de las fuerzas f\u00edsicas, encontrando nuevos objetivos terap\u00e9uticos e incluso un nuevo f\u00e1rmaco.<\/p>\n Ingber y sus colegas tambi\u00e9n han incorporado fuerzas mec\u00e1nicas en sus otros chips de \u00f3rganos, por ejemplo, movimientos similares a la peristalsis en el chip intestinal y pulsaciones de los vasos sangu\u00edneos en el chip de ri\u00f1\u00f3n.<\/p>\n Una imagen de primer plano del epitelio bronquiolar humano en un chip de v\u00eda a\u00e9rea. Los cilios transportadores de moco (rosa) sobresalen de las c\u00e9lulas epiteliales (verde azulado) hacia el lumen lleno de aire. INSTITUTO WYSS DE LA UNIVERSIDAD DE HARVARD<\/p>\n Uno de los \u00faltimos inventos del instituto es el airway-on-a-chip , que es similar al chip de pulm\u00f3n inicial, excepto que en lugar de c\u00e9lulas alveolares, el dispositivo est\u00e1 revestido con c\u00e9lulas epiteliales bronquiales humanas. El equipo ha utilizado este chip para modelar la enfermedad pulmonar obstructiva cr\u00f3nica y el asma. Incluso han utilizado este dispositivo para estudiar los efectos del tabaquismo en el epitelio bronquial conect\u00e1ndolo a una m\u00e1quina que quema cigarrillos e inhala y exhala humo para imitar a un fumador humano.<\/p>\n Construyendo barreras<\/strong><\/p>\n Ilustraci\u00f3n del chip de la Unidad Neurovascular (NVU), un modelo de la barrera hematoencef\u00e1lica humana. Una membrana porosa separa una c\u00e1mara que modela el cerebro y otra que representa la vasculatura circundante.DOMINIC DOYLE, VANDERBILT UNIVERSITY<\/strong><\/p>\n Un grupo liderado por John Wikswo, ingeniero biom\u00e9dico de la Universidad de Vanderbilt, ha creado un chip para estudiar el cerebro y la barrera hematoencef\u00e1lica.<\/p>\n Decidimos centrarnos en la unidad neurovascular humana (NVU) debido a la importancia de las interacciones entre las neuronas corticales y la barrera hematoencef\u00e1lica (BBB) que los protege, de ah\u00ed el t\u00e9rmino unidad neurovascular, escribe Wikswo en un correo electr\u00f3nico a The Scientist<\/em>.<\/p>\n El chip NVU consiste en una peque\u00f1a cavidad dividida por una membrana porosa separando una c\u00e1mara, que representa el cerebro, de otra c\u00e1mara, que representa la vasculatura circundante. Contiene neuronas corticales, c\u00e9lulas endoteliales microvasculares, astrocitos y pericitos de humanos. Seg\u00fan Wikswo, esta estructura nos permite estudiar la respuesta metabol\u00f3mica de las neuronas y otras c\u00e9lulas a los f\u00e1rmacos y las se\u00f1ales inflamatorias que se env\u00edan a trav\u00e9s de la BBB.<\/p>\n El equipo ha utilizado este chip NVU en una variedad de aplicaciones. , como investigar estados de enfermedad y estudiar los efectos de la inflamaci\u00f3n. Actualmente, tambi\u00e9n est\u00e1n iniciando un programa para usar esta tecnolog\u00eda para probar medicamentos para la industria farmac\u00e9utica.<\/p>\n Beating Hearts<\/strong><\/p>\n Imagen de microscop\u00eda de tejido de coraz\u00f3n de rata modificado en un chip con miocitos card\u00edacos (rojo), n\u00facleos (azul) y actina (verde). MEGAN McCAIN Y NETHIKA ARIYASINGHE, UNIVERSIDAD DEL SUR DE CALIFORNIA<\/strong><\/p>\n Megan McCain, profesora de ingenier\u00eda biom\u00e9dica en la Universidad del Sur de California, trabaja con corazones en chips: peque\u00f1os dispositivos del tama\u00f1o de un borrador que Casa en vivo, latiendo las c\u00e9lulas del coraz\u00f3n. Para crear estos dispositivos, los investigadores primero toman c\u00e9lulas de la piel de los pacientes y las reprograman en c\u00e9lulas madre que luego se convierten en miocitos card\u00edacos. Luego colocan estas c\u00e9lulas en chips que contienen superficies de bioingenier\u00eda que recrean el entorno natural del coraz\u00f3n. La m\u00e9trica clave en la que estaban interesados es la generaci\u00f3n de fuerza, dice McCain.<\/p>\n En 2014, McCain, que entonces estaba en el Instituto Wyss, us\u00f3 los chips card\u00edacos para modelar el s\u00edndrome de Barth, un trastorno hereditario raro. asociado con m\u00fasculos card\u00edacos debilitados. Actualmente, su equipo est\u00e1 enfocado en usar estos dispositivos para estudiar otras enfermedades. El modelado de enfermedades es donde creo que tendr\u00e1 el mayor impacto, especialmente las enfermedades hereditarias, dice McCain a The Scientist<\/em>. Incluso si creamos un rat\u00f3n knockout, no parece que captemos todos los aspectos de la enfermedad en humanos.<\/p>\n Ojos emuladores<\/strong> <\/strong><\/p>\n Un ojo en un chip , con canales de microfluidos (amarillo) que llevan nutrientes a las c\u00e9lulas ubicadas en el andamio circular en el centro. El equipo tambi\u00e9n adjunt\u00f3 un p\u00e1rpado microdise\u00f1ado que imita el parpadeo de este chip. LABORATORIO DE DAN HUH EN LA UNIVERSIDAD DE PENNSYLVANIA<\/p>\n Dan Huh, profesor de bioingenier\u00eda en la Universidad de Pennsylvania que fue postdoctorado en el laboratorio de Ingbers, y sus colegas han creado un ojo en un chip con un p\u00e1rpado que parpadea.<\/p>\n Este chip, que tiene aproximadamente el tama\u00f1o y la forma de una lente de contacto, se aproxima a la superficie ocular del ojo. Contiene c\u00e9lulas humanas de la c\u00f3rnea y la conjuntiva (la capa mucosa que cubre el ojo). El equipo tambi\u00e9n dise\u00f1\u00f3 un p\u00e1rpado, que se adhiere a la superficie y permite que el ojo parpadee, manteniendo lubricada la superficie del chip.<\/p>\n Descubrimos que los movimientos de parpadeo son muy importantes para mantener el tejido de la superficie ocular, eh dice. Y estaban usando esta plataforma para imitar ciertas enfermedades oculares cr\u00f3nicas, como la enfermedad del ojo seco. Seg\u00fan Huh, su laboratorio tambi\u00e9n planea usar este chip para modelar otras afecciones oculares, para pruebas y desarrollo de f\u00e1rmacos, y para probar y optimizar lentes de contacto. El equipo tambi\u00e9n est\u00e1 desarrollando actualmente una retina en un chip.<\/p>\n El ojo es una de las principales \u00e1reas de enfoque de mi laboratorio, dice Huh. Su grupo tambi\u00e9n est\u00e1 trabajando en chips para una variedad de otros \u00f3rganos, incluidos los pulmones y la placenta.<\/p>\n Imitando la menstruaci\u00f3n<\/strong><\/p <\/p>\n EVATAR, un modelo de bolsillo del aparato reproductor femenino. Un fluido parecido a la sangre (azul) fluye a trav\u00e9s de pozos que contienen mini \u00f3rganos. UNIVERSIDAD DEL NOROESTE<\/p>\n Muchos grupos tienen como objetivo unir diferentes chips de \u00f3rganos para recrear sistemas de \u00f3rganos o incluso el cuerpo humano completo. Teresa Woodruff, profesora de obstetricia y ginecolog\u00eda en la Universidad Northwestern, y sus colegas han vinculado cinco \u00f3rganos en miniatura en un chip del tama\u00f1o de una mano para modelar el tracto reproductivo femenino.<\/p>\n El chip, denominado EVATAR, es una serie de tubos y bombas que transportan un l\u00edquido azul similar a la sangre a trav\u00e9s de c\u00e9lulas que contienen cinco mini \u00f3rganos: una trompa de Falopio, un \u00fatero, una vagina, un ovario y un h\u00edgado. Lo que [este] sistema nos permite hacer es mover los medios de manera que traigan nutrientes frescos y eliminen los desechos, dice Woodruff. Eso es lo que sucede en el cuerpo. Al agregar hormonas al l\u00edquido circulante, el equipo pudo imitar el ciclo menstrual de 28 d\u00edas.<\/p>\n Los investigadores esperan usar EVATAR para dilucidar la fisiolog\u00eda y las enfermedades reproductivas, as\u00ed como en las pruebas y el desarrollo de f\u00e1rmacos. Tambi\u00e9n est\u00e1n trabajando en una versi\u00f3n masculina del chip, ADATAR.<\/p>\n Interconectado<\/strong><\/p>\n Una plataforma multi\u00f3rgano conectada al software asociado. Cada pozo contiene un sistema fisiol\u00f3gico en miniatura, como el pulm\u00f3n, el intestino o el sistema nervioso central. El fluido que fluye a trav\u00e9s de los canales imita el gasto card\u00edaco fisiol\u00f3gico.FISIOOMIM\u00c9TICA, MIT<\/p>\n Linda Griffith, profesora de ingenier\u00eda biol\u00f3gica en el MIT, y sus colegas son uno de los dos grupos que trabajan en proyectos financiados por la Agencia de Proyectos de Investigaci\u00f3n Avanzada de Defensa del gobierno de EE. UU. (DARPA) para crear cuerpos en chips, cuyo objetivo es conectar diez sistemas de mini \u00f3rganos diferentes en un circuito integrado. El otro grupo est\u00e1 en el Instituto Wyss.<\/p>\n Representaci\u00f3n art\u00edstica del enfoque humano en un chip para la biolog\u00eda in vitro. Los dispositivos creados con bioingenier\u00eda nutren muchos cultivos de tejidos en 3D que representan la unidad funcional m\u00e1s peque\u00f1a de cada \u00f3rgano de inter\u00e9s. durante un mes.<\/p>\n La conexi\u00f3n de varios chips de \u00f3rganos permite a los investigadores interrogar las interacciones de los \u00f3rganos. En uno de sus \u00faltimos experimentos, Griffith y su equipo investigaron los efectos de la inflamaci\u00f3n en un sistema en el que se vincularon chips de intestino humano y chips de h\u00edgado. Este estudio revel\u00f3, entre otras cosas, c\u00f3mo la interacci\u00f3n entre los dos \u00f3rganos influye en la expresi\u00f3n g\u00e9nica y las funciones espec\u00edficas de los tejidos.<\/p>\n Creo que ahora mismo el campo se encuentra en la etapa inicial de pensar en una fisiolog\u00eda compleja que implica m\u00faltiples tipos de c\u00e9lulas que interact\u00faan dentro de un \u00f3rgano y entre \u00f3rganos, particularmente cuando se trata de sistemas inmunol\u00f3gicos que interact\u00faan con c\u00e9lulas de tejido, dice Griffith. Una gran parte de nuestro programa se centra en la inmunolog\u00eda.<\/p>\n <\/p>\n Brain Chips in Space<\/strong> <\/strong><\/p>\n Emula Organ-Chips, como este Brain-Chip, contiene diminutos canales huecos revestidos con decenas de miles de c\u00e9lulas y tejidos humanos vivos, y cada uno tiene aproximadamente el tama\u00f1o de un AA bater\u00eda. CORTES\u00cdA DE EMULATE, INC.<\/p>\n Emulate, una empresa nueva, se form\u00f3 para comercializar la tecnolog\u00eda de \u00f3rgano en chip desarrollada en el Instituto Wyss, incluidos Lung-Chips, Liver-Chips e Intestine-Chips. Si bien estos chips poseen diferentes tipos de celdas y funciones, su dise\u00f1o estandarizado los hace parecer id\u00e9nticos desde el exterior. La compa\u00f1\u00eda anunci\u00f3 recientemente sus planes para enviar sus Brain-Chips a la Estaci\u00f3n Espacial Internacional, donde se utilizar\u00e1n para estudiar, entre otras cosas, la barrera hematoencef\u00e1lica y c\u00f3mo los factores estresantes y la inflamaci\u00f3n afectan la funci\u00f3n cerebral.<\/p>\n El Brain-Chip de la empresa contiene tanto neuronas como c\u00e9lulas endoteliales vasculares, y est\u00e1 hecho para modelar tanto la fisiolog\u00eda del cerebro como la barrera hematoencef\u00e1lica. No estamos tratando de recrear todo el cerebro, sino simplemente la unidad funcional m\u00e1s peque\u00f1a del \u00f3rgano, dice Geraldine Hamilton, presidenta y directora cient\u00edfica de Emulate. En este caso, por ejemplo, [tomamos] la barrera hematoencef\u00e1lica, que est\u00e1 compuesta por c\u00e9lulas endoteliales microvasculares, neuronas, astrocitos y pericitos. Todos interact\u00faan de una manera muy espec\u00edfica y deben organizarse de una manera muy espec\u00edfica. nosotros, en una escala muy peque\u00f1a, recreamos dentro de los chips.<\/p>\n Reciba acceso completo a m\u00e1s de 35 a\u00f1os de archivos<\/strong>, as\u00ed como a TS Digest<\/em><\/strong>, ediciones digitales de The Scientist<\/em><\/strong>, art\u00edculos destacados<\/strong> y mucho m\u00e1s. \u00danase para gratis hoy\u00bfYa eres miembro?Iniciar sesi\u00f3n aqu\u00ed<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Desde corazones que laten hasta pulmones que respiran, los \u00f3rganos en chips son algunas de las herramientas m\u00e1s novedosas para la investigaci\u00f3n en biolog\u00eda humana. 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