Hígado humano artificial para pruebas con drogas y experimentos

Plataforma celulósica tri-dimensional (Crédito: IBN)

Plataforma celulósica tri-dimensional (Crédito: IBN)

Investigadores del Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología, IBN, han creado un hígado humano artificial que simula el tejido natural y su entorno de manera muy parecida.

El desarrollo hace posible para las empresas que elaboran medicinas predecir el nivel de toxicidad de las nuevas drogas en un estadio temprano, con el potencial de acelerar el proceso de desarrollo de nuevas drogas y reducción del costo de fabricación.

El hígado es un órgano importante para la prueba de nuevas drogas ya que todas ellas pasan a través del mismo para desintoxicación. Este es el proceso en el cual se remueven o reducen substancias dañinas del cuerpo. Las drogas que no pueden ser desintoxicadas podrían causar envenenamiento o efectos colaterales letales.

Jackie Y. Ying, Director Ejecutivo de IBN, indicó que “Este es el primer modelo de pruebas disponible con capacidad de predecir la respuesta del hígado humano en el uso prolongado de determinada droga. Tal tipo de plataforma toxicológica de predicción es una herramienta de investigación muy útil y puede acelerar el descubrimiento de nuevas drogas. La capacidad de determinar la toxicidad de una droga en un momento inicial conllevará ahorros considerables a las empresas farmacéuticas y los consumidores”.

Hanry Yu, profesor de IBN, añadió que “La mayoría de materiales y dispositivos actuales están diseñados con muy poca atención en lo que requieren las células. Al utilizar un método regido por los requerimientos de las células e incorporar nuestra comprensión básica del comportamiento del tejido humano, hemos desarrollado modelos de tejido de hígado que pueden simular fuera del cuerpo los órganos dentro del cuerpo con una similaridad asombrosa”.

Los modelos de tejido de hígado de IBN para probar la toxicidad de drogas contienen al momento las siguientes tecnologías patentadas:

Plataforma celulósica tri-dimensional

Por medio del uso de celulosa hidroxipropil, un material basado en plantas aprobado por la Agencia de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos que es el bloque principal del algodón y papel, IBN fabricó una plataforma porosa biocompatible que permite a las células de hígado ensamblarse espontáneamente en esferoides de tres dimensiones. Estos esferoides simulan el tejido de hígado por lo que facilitan la prueba de drogas. Esta tecnología fue licenciada en 2010 por Bio-Byblos Biomedical Co. Ltd, empresa biomédica ubicada en Taiwán, para fabricación.

Hígado-en-Chip

La innovadora tecnología de IBN conocida como Chip Hepatox es un “hígado-en-chip” que permite a los investigadores probar los efectos de las drogas sobre el hígado. Por medio del suministro de células de hígado dentro de un sistema microfluídico, el microdispositivo es usado para analizar la capacidad del hígado para procesar drogas y otros componentes.

El chip Hepatox incluye ocho canales que posibilitan analizar múltiples drogas en paralelo. Debido a la miniaturización, la cantidad de células de hígado y drogas se reduce significativamente, disminuyendo el costo sin comprometer la eficiencia.

Cultivo Empaquetado de Membrana Porosa

Una plataforma típica de análisis de droga requiere células de hígado para realizar prueba, y de manera convencional las células se cultivan dentro de un gel basado en colágeno. Sin embargo, el gel puede atrapar las drogas y limitar el acceso de nutrientes y oxígeno, lo que conduce a resultados inconsistentes y variables.

Por medio del uso de la membrana microporosa de IBN, las células de hígado están  empaquetadas entre las membranas y pueden controlar la transferencia de hígado, nutrientes y oxígeno, y proporcionar así resultados más confiables y repetibles. La superficie de la membrana ha sido fabricada para simular la interacción de células de hígado con la matriz y para posibilitar la formación de tejido de hígado una vez las células han sido suministradas.

Los experimentos han demostrado que las membranas microporosas pueden conservar las funciones de células de hígado a largo plazo, por más de dos semanas, y será útil en pruebas de toxicidad crónica de hígado y análisis de droga a escala industrial.

En caso de comercializarse, los modelos de tejido de hígado de IBN pueden ser desarrollados en forma de kits de prueba para el desarrollo de drogas e investigación pre-clínico. En enero de este año, IBN colaboró con Janssen, una empresa farmacéutica de Johnson & Johnson, para producir células de hígado a partir de células madre para prueba de drogas.

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