Donald Ingberg Director Wyss Institute, Universidad de Harvard

Reproducir órganos humanos en un chip para estudiar enfermedades

Por Zuberoa Marcos | 30-05-2016

Cuando en 2009 Hansjörg Wyss, multimillonario suizo, decidió destinar parte de su cuantiosa fortuna -que la revista Forbes estima en más de seis mil millones de dólares- a la investigación celular en la universidad de Harvard, lo hizo fijando dos condiciones ineludibles: la primera que el director del laboratorio que estaba dispuesto a financiar tendría asumir riesgos con su dinero, y la segunda que ese hombre debía ser Donald Ingber. Lo de arriesgar no era era nuevo para el científico, uno de los más destacados de su generación y acostumbrado a aventurarse en territorios poco explorados, como el estudio de los citoesqueletos (las moléculas de proteínas que dan forma a las células).

Los 125 millones de dólares que Wyss puso a su disposición (la donación más alta que ha recibido Harvard en toda su historia) le hacen sentirse a veces, según reconoce el propio Ingber, como “si fuera Santa Claus”. Pero el bioingeniero no ha desaprovechado el dinero en fiestas navideñas, sino que ha iniciado una vía de investigación que promete revolucionar las posibilidades de la medicina y la forma en que curaremos en un futuro el cáncer o las enfermedades cardiovasculares, dos de las mayores causas de mortandad en el mundo desarrollado.

Organs-on-Chips son pequeños dispositivos que emulan el metabolismo de las células humanas. Ingber explica su descubrimiento con palabras sencillas: “es básicamente una ventana por la que podemos ver el trabajo que hacen las células en los órganos, pero en un dispositivo de cristal transparente, de forma que es posible observarlo a través de un microscopio y saber qué está sucediendo en tiempo real”. Organs-on-Chips permitirá en breve estudiar la reacción del organismo cuando es atacado por bacterias e infecciones, reducir costes y acelerar la producción de medicinas y, no menos importante, eliminar la experimentación con animales y seres humanos. Más que una “ventana” en nuestro organismo, Ingber ha abierto una ventana por la que asomarse al futuro.

Texto: José L. Álvarez Cedena

Temas: Investigación, Salud, Tecnología
Transcripción de la conversación
DONALD INGBERG
00:05
En este momento, las empresas farmacéuticas deben invertir miles de millones de euros y de diez a quince años para que un nuevo fármaco pase del laboratorio a las pruebas clínicas en humanos, y la mayoría de las veces estos ensayos fracasan.
Estamos trabajando en diez sistemas orgánicos diferentes, aunque para cada órgano podemos tener más de un chip. Por ejemplo, del pulmón tenemos un órgano en chip para el saco alveolar y otro para la vía respiratoria.
DONALD INGBERG
00:43
El primer chip que diseñamos fue un pulmón en un chip, imitando la estructura de un saco alveolar. Para recrearlo hemos utilizado la tecnología de los microchips de ordenador y hemos fabricado un dispositivo con una cavidad hueca muy pequeña, de menos de un milímetro de ancho, más fina que la mina de un lápiz. En medio ponemos una membrana sintética porosa que sintetizamos a partir de una matriz celular in vivo, cogiendo esas moléculas y poniéndolas sobre el sustrato. En la parte superior, ponemos células pulmonares humanas y añadimos aire por encima. Recubrimos la parte inferior de la misma membrana con células capilares de vasos sanguíneos humanos y a través de ahí puede fluir un medio que puede contener glóbulos blancos y otras células del sistema inmunitario.
DONALD INGBERG
01:22
Hay dos cavidades a los lados, como dos túneles, en los que aplicamos un mecanismo de vacío que hace que los muros de la cavidad de en medio se expandan cuando aspira aire y se contraigan cuando lo suelta. Así logramos tener estas células en una estructura idéntica y experimentando las mismas deformaciones cíclicas que cuando respiramos. Al hacer esto, adquieren la funcionalidad que tienen los pulmones vivos. Uno de los verdaderos potenciales de estos chips es que podemos realizar básicamente cualquier tipo de prueba o ensayo que ahora hacemos con células en cultivo, así como la mayoría de pruebas que hacemos con animales. Se trata fundamentalmente de una nueva ventana en el funcionamiento de las células dentro de un órgano. Es un dispositivo de cristal transparente a través del que se puede ver lo que pasa en tiempo real con la ayuda de un microscopio.
DONALD INGBERG
02:11
Algunas de las cosas que hemos estudiado en los chips son infecciones; hemos recreado una neumonía. Introducimos bacterias vivas en la parte del aire y luego añadimos un fluido con glóbulos blancos en la cavidad del vaso sanguíneo. Cuando no hay infección solo fluyen y no ocurre nada, como hacen dentro de nosotros cuando estamos sanos. Sin embargo, al introducir las bacterias en la parte superior, los glóbulos blancos se pegan a las células de revestimiento de los vasos sanguíneos, atraviesan la membrana y se desplazan hasta la zona del aire para devorar y matar a las bacterias, igual que hacen cuando tenemos alguna infección. Y esto podemos verlo en alta resolución y en tiempo real.
DONALD INGBERG
02:44
Con los órganos en un chip podemos identificar subgrupos genéticos que, a priori, parecen tener un problema en común. Podemos utilizar las células de tu pulmón, tu riñón o tu hígado para hacer chips. Y a su vez podemos utilizar las de otras personas que pertenezcan al mismo subgrupo para hacer ensayos clínicos de medicamentos exclusivamente para este grupo de personas. Si descubriésemos algo, dicho grupo de personas sería el grupo de ensayos clínicos. Creo que esto podría reducir tiempos, reducir costes y aumentar las probabilidades de éxito. Este tipo de ideas podrían cambiar realmente el desarrollo de los medicamentos.

Donald Ingberg

Director Wyss Institute, Universidad de Harvard

Director Wyss Institute, Universidad de Harvard