Tratamientos más específicos y medicina personalizada gracias a los nuevos organ-on-chip

Grupo CIBER-BBN liderado por Rosa Villa en el IMB-CSIC
Nanbiosis | martes, 4 de mayo de 2021

Dos trabajos de investigadores del CIBER-BBN en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona del CSIC hacen una revisión de los últimos avances de la tecnología organ-on-chip en la simulación de sistemas microfluídicos in vitro. Estos dispositivos representan una oportunidad para evolucionar hacia la biofabricación y tecnologías de detección. 

La tecnología organ-on-chip (OOC) ha sido una herramienta eficiente en la investigación moderna, sustituyendo ratones de laboratorio y simulando tejidos y órganos a nivel fisiológico y funcional. En concreto, estos dispositivos in vitro se han aplicado a modelos de intestino, mejorando el conocimiento de la fisiología y fisiopatología intestinal, orientados al desarrollo de terapias más específicas y tratamientos más precisos y personalizados en enfermedades intestinales. 

Ahora, una revisión publicada en Biosensors & Bioelectronics, llevada a cabo por investigadores del CIBER-BBN en el IMB-CNM, CSIC, recoge información sobre los modelos de intestino y subraya la necesidad de integrar en ellos sensores in vitro para arrojar luz sobre los mecanismos patológicos de los trastornos intestinales en su fase inicial. La detección de estas enfermedades en fase temprana podría permitir tratamientos más eficientes y un mejor pronóstico, reduciendo costes y mejorando la calidad de vida de los pacientes. 

Los investigadores apuntan que ha habido grandes avances en este tipo de desarrollos con un impacto significativo en estos sistemas complejos de microfluídica, pero aún queda un largo camino por recorrer para aumentar la capacidad de los biosensores en sus operaciones. 

"El potencial de la tecnología Organ-on-Chip es enorme. Podría consolidar la verdadera medicina de precisión, permitiendo el uso de las células del propio paciente para testar medicamentos antes de su tratamiento, explica Mar Álvarez, investigadora del CIBER-BBN y una de las autoras de esta revisión. "Para ello, creemos que la integración de sensores en plataformas es necesaria, para entender y evaluar el funcionamiento del órgano en tiempo real, proporcionando información de valor para la toma de decisiones in-situ" añade la investigadora. 

Plataformas de microfluídica con hidrogel para mejorar las capacidades predictivas de los modelos in vitro

Otra de las revisiones del grupo que lidera Rosa Villa en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona CSIC, publicada en Applied Materials & Interfaces, aborda los avances en modelos de barrera tisular, y su rol crucial en la regulación homeostática del órgano. Uno de los inconvenientes de los sistemas de microfluídica actuales es que no reproducen la interacción de las células  cpm su entorno. De esta manera, recientes desarrollos han incluido biomateriales, como hidrogeles, para emular las fronteras entre tejidos y el ambiente externo. El hidrogel actúa como un microambiente permitiendo el cultivo celular. Esta innovación es fruto de la colaboración estrecha con el grupo de Biomimetic Systems for Cell Engineering liderado por la Dra Elena Martinez del IBEC.

"El hidrogel simula el microambiente celular real, proporcionando las señales mecánicas necesarias para reproducir la fisiología y función del propio órgano", explica Mar Álvarez. 

Trabajos recientes en biofabricación muestran que los hidrogeles son capaces de simular y cambiar las propiedades de los tejidos y sus dinámicas y, de este modo, ofrecer una recreación in vivo para su reparación. 

Artículos de referencia

Marrero D, Pujol-Vila F, Vera D, Gabriel G, Illa X,  Elizalde-Torrent A, Alvarez M, Villa R, Gut-on-a-chip: Mimicking and monitoring the human intestine. Biosensors and Bioelectronics. Volume 181, 1 June 2021, 113156. DOI https://doi.org/10.1021/acsami.0c21573

Vera D, García-Díaz M, Torras N, Alvarez M, Villa R, Martínez E. Engineering Tissue Barrier Models on Hydrogel Microfluidic Platforms, CS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 12, 13920–13933 DOI https://doi.org/10.1016/j.bios.2021.113156