El Laboratorio de Mecanobiología de la Facultad de Ciencias (FC) de la UNAM creó un “hígado en un chip”. Este dispositivo sirve para evaluar fármacos y usa la misma tecnología de los celulares y equipos electrónicos en miniatura. Así lo explicó Genaro Vázquez Victorio, profesor del Departamento de Física. Otro proyecto busca crear el modelo de hígado graso y “un pulmón en un chip”.
El jefe del Laboratorio de Mecanobiología señaló que es un proyecto de investigación de frontera. El hígado realiza diversos procesos en el cuerpo humano. Controla los niveles de azúcar, numerosas hormonas lipídicas y la formación de bilis. También gestiona los desechos de la sangre, entre otras funciones.
Al hígado lo llaman el laboratorio químico del cuerpo humano. Es un buen modelo para la industria, la academia y la investigación.
Haciendo similares las condiciones de cultivo
El equipo de científicos publicó recientemente los resultados de su trabajo. El artículo apareció en la revista Advanced Healthcare Materials. Se titula “Enhanced PDMS Functionalization for Organ‐on‐a‐Chip Platforms Using Ozone and Sulfo‐SANPAH: A Simple Approach for Biomimetic Long‐Term Cell Cultures”.
La idea básica de un órgano en chip usa la mecanobiología. Se diseña un sistema en miniatura con técnicas de manufactura de celulares. El objetivo es decidir qué necesita la célula para «sentirse como en casa». Vázquez Victorio subrayó que fabrican estos cultivos con esa tecnología.
Por ello, se requiere un diseño previo y una simulación en computadora. Luego crean el molde para hacer los dispositivos. El equipo discute y evalúa todo antes. Buscan mimetizar las condiciones de cultivo para que sean similares a las del órgano real.
Primer “hígado en un chip” en Latinoamérica
Mencionó que es el primer “hígado en un chip” en Latinoamérica. Su funcionalidad es similar a los usados en Estados Unidos. “Hicimos un protocolo accesible para cualquier laboratorio que quiera el mismo nivel de funcionalidad”, dijo.
Buscan un nivel funcional similar al de las farmacéuticas internacionales. Quieren evitar el rezago tecnológico en México e incursionar en la industria.
Es un órgano importante a nivel experimental porque procesa los fármacos. La industria farmacéutica necesita este chip como primera evaluación. Verifican que el medicamento responda al procesamiento bioquímico del órgano. Después puede pasar al corazón, pulmón o riñón. Es la primera evaluación de un nuevo medicamento, enfatizó.
Puede replicar aspectos importantes de la fisiología humana
La tecnología microfluídica es clave en la biología de cultivos celulares. Tiene capacidad para crear microambientes complejos. “Un órgano en un chip” es un dispositivo microfluídico. Puede replicar aspectos importantes de la fisiología humana. Esto incluye microvasculatura, barreras del tejido conectivo y organización celular.
El polidimetilsiloxano (PDMS) es el material más usado para su manufactura. Presenta ventajas comparado con otros. Puede replicar estructuras pequeñas y permite aplicar estímulos mecánicos mediante estiramiento. Además, mantiene el flujo laminar durante el cultivo.
Esta tecnología presentó retos para desarrollar un protocolo eficaz. El equipo multidisciplinario de la FC trabajó tres años en este ámbito y obtuvo resultados positivos.
Mitzi Pérez Calixto encabeza este proyecto de frontera. Colaboraron Cindy Peto Gutiérrez, Alyssa Shapiro, Lázaro Huerta, Mathieu Hautefeuille, Marina Macías Silva y Daniel Pérez Calixto.
Hígado en un chip supera desafíos
El gran desafío era elaborar un cultivo con características específicas. Debía igualar lo que se efectúa en Estados Unidos y Europa. También debía cumplir con el estándar aceptado, abundó.
Un reto mayor era sembrar las células. Debían ver que se comportaran igual que en los tejidos u órganos. También verificaron que todo fuera adecuado para su proceso, destacó.
Según el universitario, hubo varios fracasos iniciales. Las células no se mantenían en el chip, se despegaban o morían. Investigaron qué hacían los laboratorios exitosos. Vieron que un paso importante era la adhesión al dispositivo. El equipo trabajó en ese reto específico.
«Vimos eso con Mitzi Pérez, química de formación. Evaluamos las reacciones químicas necesarias dentro del chip. Queríamos asegurar que las células se quedaran largo tiempo. Las empresas y universidades mantienen estos cultivos por días, semanas o hasta meses».
Apoyo de la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI)
Al inicio, las células morían o se despegaban en un día. Luego aplicaron los protocolos y la investigación. Los resultados publicados muestran que ahora permanecen cultivadas varias semanas.
Añadió: “El objetivo era fabricar un chip aquí, en la Facultad, y tener un cultivo funcional. Eso se demostró”.
El artículo fue aceptado porque establecieron un protocolo nuevo y fácil de usar. Es una metodología accesible y bien sustentada. Cualquier laboratorio de biomedicina puede seguir este protocolo y cultivar sus células en un chip. No necesita ser un laboratorio de física.
“Nos enorgullece esta fabricación hecha en la Facultad de Ciencias”, afirmó el académico. También agradeció el apoyo de la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI). Este proyecto de ciencia de frontera fue aceptado hace tres años.
La institución otorgó la beca posdoctoral a Mitzi Pérez, desarrolladora del chip. También recibieron una beca Fulbright para Alyssa Shapiro, coautora.
Futuro promisorio
Vázquez Victorio expresó que ahora colaboran con otros laboratorios. Trabajan con el Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias para hacer “un pulmón en un chip”. También colaboran con investigadores del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán. Buscan crear “un riñón en un chip”.
El científico señaló que deben seguir implementando y sofisticando la tecnología. Los chips comerciales son más elaborados. El objetivo de los universitarios es contar con diferentes modelos similares. El modelo principal es el hígado, acotó.
La Agencia de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. planea dejar las pruebas en animales para 2030. Pedirán este tipo de cultivos y pruebas en chip. Se les llama metodologías de nuevo enfoque, explicó el investigador.
«Proponemos nuevos proyectos. Uno busca hacer el modelo de hígado graso para pruebas farmacológicas. Esta enfermedad afectará al 50% de la población mundial en los próximos años. Actualmente afecta a entre el 25 y el 30%. México tiene aproximadamente un 30 por ciento. Queremos implementar el modelo y la SECIHTI nos apoyó nuevamente», concluyó.
