Investigadores de la Universidad de Bath están liderando una nueva iniciativa de investigación valorada en £500.000 que utiliza tecnología de vanguardia de órgano en un chip para investigar cómo la diabetes contribuye a la pérdida de memoria y al deterioro cognitivo.
El proyecto, conocido como GlucoBrain, crea un sistema de conectividad en miniatura que imita la comunicación entre el cerebro, el intestino y el páncreas.
El estudio de tres años reunió a científicos de la Universidad de Bath, así como de la Universidad de Oxford y la Universidad Johns Hopkins, para crear lo que los investigadores dicen es la primera plataforma multiórgano.
Los dispositivos de órgano en un chip están diseñados para rastrear cómo viajan las señales biológicas entre órganos y cómo los niveles de azúcar en sangre afectan la función cerebral.
Los investigadores creen que este modelo de órgano en un chip podría proporcionar información importante sobre por qué los pacientes con diabetes parecen tener un mayor riesgo de desarrollar enfermedades relacionadas con la demencia, incluida la enfermedad de Alzheimer.
Esta tecnología también tiene el potencial de acelerar el descubrimiento de fármacos y reducir la dependencia de las pruebas con animales al proporcionar un sistema de investigación basado en humanos más preciso.
GlucoBrain está financiado a través del programa de Premios a la Conectividad de Tecnologías de la Salud del Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC) y su lanzamiento está previsto para octubre.
La tecnología de órgano en un chip aborda grandes misterios médicos
La diabetes y la demencia siguen siendo dos de los desafíos de salud más importantes que enfrentan las poblaciones que envejecen en todo el mundo.
La diabetes se asocia comúnmente con enfermedades cardiovasculares, daño renal y discapacidad visual, pero cada vez hay más evidencia que sugiere que también puede afectar la memoria, el aprendizaje y el rendimiento cognitivo general.
Los científicos han luchado por identificar las vías biológicas implicadas en la relación entre diabetes y demencia.
Los estudios existentes se basan en gran medida en modelos animales, observaciones de pacientes y cultivos celulares básicos y, a menudo, no pueden reproducir las complejas redes de comunicación entre órganos humanos.
El proyecto GlucoBrain tiene como objetivo llenar ese vacío utilizando tecnología de órgano en un chip. Estos sistemas en miniatura utilizan células humanas vivas alojadas en dispositivos artificiales que replican el entorno y la función de órganos reales.
A diferencia del cultivo tradicional en placas de Petri, las plataformas de órgano en un chip permiten que las células crezcan en tres dimensiones mientras reciben nutrientes controlados y señales bioquímicas.
Al conectar modelos separados del intestino, el páncreas y el cerebro, los investigadores podrán monitorear en tiempo real cómo las hormonas, las fluctuaciones del azúcar en sangre y las señales celulares afectan a cada órgano.
Los sistemas multiorgánicos replican más fielmente la biología humana
El equipo del proyecto planea construir primero modelos individuales de órganos en un chip y luego integrarlos en un sistema conectado que pueda simular interacciones en todo el cuerpo.
Los investigadores aumentan gradualmente la complejidad de sus modelos para observar cómo responden los órganos a los cambios en los niveles de azúcar en sangre o a tratamientos farmacológicos experimentales. Se espera que este enfoque produzca datos fisiológicamente más precisos que muchos métodos de prueba clínicos actuales.
Los expertos clínicos de la Universidad de Oxford apoyan el desarrollo de modelos de diabetes y enfermedades metabólicas para garantizar que los sistemas reflejen procesos biológicos reales.
Mientras tanto, investigadores de la Universidad Johns Hopkins ofrecerán su experiencia en la enfermedad de Alzheimer y los organoides cerebrales, pequeños modelos de tejido cultivados en laboratorio que imitan aspectos del cerebro humano.
Este programa interdisciplinario también incluye ingenieros, biólogos, médicos e informáticos que colaboran para modelar la progresión de enfermedades y la comunicación de órganos.
La investigación de órganos en un chip podría cambiar el desarrollo de fármacos
Los científicos involucrados en el proyecto creen que el sistema de órgano en un chip tiene el potencial de cambiar la forma en que los investigadores estudian las enfermedades crónicas y prueban tratamientos potenciales.
Debido a que esta técnica utiliza células humanas en lugar de modelos animales, puede producir resultados más relevantes para la biología humana. Los investigadores también esperan que la plataforma mejore la velocidad y la eficiencia de las pruebas de drogas, al tiempo que reduce los costos de investigación a largo plazo.
El objetivo a largo plazo es combinar sistemas de órganos en un chip con inteligencia artificial para comprender mejor cómo se desarrollan e interactúan las enfermedades en todo el cuerpo.
Los investigadores dicen que las versiones futuras podrían, en última instancia, respaldar la medicina personalizada al utilizar las propias células del paciente para predecir qué tratamientos serán más efectivos.
A medida que la tecnología de órgano en un chip continúa evolucionando, proyectos como GlucoBrain están colocando este campo en el centro de la próxima generación de investigación médica, especialmente en áreas donde se cruzan múltiples enfermedades y los modelos de laboratorio tradicionales han tenido dificultades para brindar respuestas.
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