Los órganos en chip y su potencial en alimentación, cosmética y farmacia

¿Cómo se pueden conseguir modelos in vitro más próximos a la realidad? ¿Qué aporta la aplicación de flujo y la simulación de procesos de manera dinámica? ¿Por qué es interesante este tipo de aproximaciones in vitro? Éstas y otras cuestiones han sido abordadas en el MPS World Summit 2023 al que asistimos desde AINIA. Te contamos los principales temas que se han tratado, y toda la información relacionada con el modelo de intestino en chip que hemos desarrollado en AINIA.

Avances en tecnología organ-on-chip

Los sistemas microfisiológicos (MPS) o los modelos de órgano en un chip (OoC) han avanzado exponencialmente durante la última década. El uso de esta nueva tecnología ha pasado en poco tiempo de la investigación básica, a la clínica y posteriormente a aplicaciones industriales como el descubrimiento de fármacos. El poder de esta tecnología para simular la biología humana puede que consiga grandes mejoras en la metodología in vitro, e incluso que muchos experimentos con animales sean redundantes y finalmente, se eliminen.

AINIA participa en el congreso mundial de sistemas microfisiológicos presentando su modelo de intestino en un chip

La Sociedad Internacional en Sistemas Microfisiológicos (iMPSS) junto con la Sociedad Europea de Órgano en Chip (EUROoCS) han organizado esta cumbre, que ha tenido lugar en Berlín, Alemania, durante el 26 al 30 de junio. La cumbre ha reunido a la comunidad de investigación académica, de centros médicos, y de distintas empresas y centros de investigación relacionados con la biología celular, la microfluídica, los dispositivos de cultivo celular, etc. Además, ha sido muy relevante el papel de agencias reguladoras y legisladores y el patrocinio de NCATS (centro de alternativas a la experimentación animal).

En esta cumbre, además de otros modelos de intestino también se mostraba la investigación aplicada a distintos órganos o incluso plataformas multiórgano y cómo nos pueden ayudar en la investigación. Dependiendo del área de cada centro, se simulaban modelos de distintas patologías y órganos diana de éstas. Una de las Keynote speaker ha sido Donna Mendrick de la FDA (U.S Food and Drug Administration) con más de 25 años de experiencia en modelos alternativos, que destacó el uso de las nuevas tecnologías para el desarrollo de los modelos basados en células, los órganos en chip o sistemas microfisiológicos, y los basados en la biología humana como la bioimpresión, entre otros.

En AINIA estamos aplicando estas tecnologías a la línea de estudios preclínicos in vitro para poder tener modelos más avanzados y realistas, y poder ofrecer a las empresas modelos empleando las últimas tecnologías.

Recreación de sistemas microfisiológicos in vitro 

AINIA ha aprovechado este inmejorable ambiente para presentar sus avances en el modelo de intestino en un chip (Gut-on-chip) que ha desarrollado, de modo que ha podido conocer los últimos avances y las ventajas y desventajas de distintas aproximaciones, no solo de intestino. En el trabajo, que ha generado gran interés, se ha presentado la comparación del nuevo modelo de intestino microfisiológico con el modelo de inserto que es más ampliamente empleado para simular el transporte intestinal. El trabajo desarrollado muestra cómo las células intestinales crecidas y diferenciadas en el sistema de organ-on-chip , consigue tener poblaciones de células distintas, de manera más similar a lo que tenemos en nuestra barrera intestinal.

Uno de los puntos más destacados del trabajo ha sido la necesaria simulación previa de la digestión gastrointestinal de la muestra en estudio. En este campo de alimentos, nutracéuticos, fármacos o suplementos orales es muy relevante que el digerido previo de los mismos sea mínimamente pretratado antes de exponerlo al modelo intestinal. Otra de las ventajas que hemos observado y se mostraba en el trabajo, es que el pretratamiento necesario del digerido obtenido era menor al exponerlo al modelo dinámico que al modelo estático. De esta manera la muestra que expones a las células intestinales es más similar a lo que ocurre in vivo.

Como conclusión AINIA, colaborando con BEOnChip S.L., la primera empresa española enfocada en el diseño de este tipo de dispositivos celulares, ha desarrollado un modelo de intestino avanzado en un chip que permite simular el proceso de absorción intestinal de manera dinámica, haciendo pasar un digerido por el mismo. El nuevo modelo presenta ciertas ventajas sobre el modelo en estático más empleado hasta ahora para este tipo de estudios. Este nuevo modelo permite acortar los tiempos de cultivo, obteniendo un modelo más rápido, que además permite un pretratamiento menor del digerido.

Otras innovaciones en modelos celulares

Algunos de los temas del congreso que también se han tratado y en los que AINIA también está trabajando han sido:

-Modelos 3D de piel. Que incluyen distintos tipos celulares y distintas opciones de biotinta, para representar el estroma dermal. Son la base si luego, según el objetivo, se quiere incluir un flujo en la base del modelo simulando la circulación sanguínea. En AINIA estamos trabajando en esta línea dentro del proyecto MAREA.

-Sistemas reporteros lentivirales para modificar células humanas. Esto permite tener células que dan información in situ sobre cambios moleculares de interés. Esta aproximación se está llevando a cabo en el proyecto PHARMANOVA, donde uno de sus objetivos es conseguir la línea celular reportera, y la opción de sembrarla posteriormente en el chip.

Desde AINIA seguimos trabajando en el desarrollo de soluciones que permitan la utilización de metodología in vitro que sea útil y se adapte a las necesidades de sectores como el alimentario, cosmético o farmacéutico.

El trabajo desarrollado cuenta con el respaldo del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) para apoyar la actividad de los Centros Tecnológicos de la Comunidad Valenciana en 2023.