Órganos en un chip: presentan tecnología para estudiar enfermedades

Recrear las condiciones y funciones de órganos humanos a pequeña escala para estudiar enfermedades y probar medicamentos es uno de los objetivos de las plataformas Organ-on-a-Chip (Órganos en un chip).

Estos dispositivos de cultivo celular pueden recrear estructuras tridimensionales, microambientes que simulan funciones de distintos órganos, así como las interacciones entre células y tejidos.

Ejemplo de esto es el trabajo que realiza Milica Radisic, profesora investigadora de la Universidad de Toronto, quien ha logrado simular tejidos cardiacos y crear vasos sanguíneos funcionales.

Mientras que Lim Chwee Teck, profesor investigador de la Universidad Nacional de Singapur, estudia cómo las fuerzas físicas influyen en el comportamiento y regeneración de las células. 

Ambos investigadores presentaron avances en este campo durante Biofabrication 2026, congreso que se llevó a cabo en campus Monterrey del 2 al 6 de noviembre.

BioWire, una plataforma Órgano en un chip

Milica Radisic compartió parte de su trabajo al presentar el modelo denominado Engineering Vascularized Organs-on-a-Chip, con el que busca mejorar el descubrimiento de fármacos y reducir riesgos clínicos.

"En el proceso estándar, los fármacos se prueban en animales, usualmente roedores, antes de pasar a las pruebas con humanos, lo que sigue dando paso a efectos adversos graves", detalló durante su participación en el Congreso de Biofabricación.

Para hacer frente a este problema la investigadora desarrolló BioWire, plataforma que utiliza células madre pluripotentes inducidas (iPSC), las cuales son capaces de generar casi cualquier tipo de célula o tejido del cuerpo humano.

Esto permite madurar tejidos cardiacos para realizar pruebas y ensayos clínicos. 

Explicó que para mantener vivos y funcionales los órganos en un chip a largo plazo, no basta con colocar células musculares y vasos sanguíneos de forma aislada; se necesita recrear un ecosistema interactivo.

"Para lograrlo combinamos 4 piezas clave: cardiomiocitos, que son las células que se contraen de forma rítmica, células endoteliales, que son las paredes de los vasos.

"Así como células estromales de soporte, este ecosistema es el que permite formar vasos que transportan los nutrientes", aseguró.

En investigaciones recientes el equipo de la doctora Milica Radisic trabajó con la incorporación de macrófagos a dichos tejidos, estos son un tipo de glóbulos blancos clave para la estabilidad y funcionalidad vascular. 

"Nos dimos cuenta de que, sin los macrófagos, el tejido forma estructuras que parecen vasos sanguíneos, pero en realidad son ´cordones´ no funcionales. 

"Así que cuando queremos introducir algún fármaco en ellos presentan fugas, los macrófagos ayudan a que los vasos se vuelvan funcionales", explicó.

Automatizan procesos de laboratorio

Como parte del desarrollo de estos modelos, el cultivo celular se vuelve una de las tareas más repetitivas en el laboratorio, por lo que la investigadora y su equipo descubireron que la automatización de este proceso es de gran utilidad.

Así nació RoboCulture, un concepto que desarrollaron para traducir las acciones humanas en acciones robóticas. 

"El objetivo es aplicar la robótica para automatizar procesos y reducir la escala o incrementar el rendimiento en la producción de sistemas de órganos en un chip", mencionó.

Milica Radisic explicó que actualmente mantienen entrenado un robot para trabajar 3 operaciones específicas en el laboratorio: percepción de densidad óptica, control robótico basado en visión y control de temperatura, presión, etc.

"Con este proceso el robot es capaz de tomar y colocar tejidos en posiciones sumamente precisas dentro de las cámaras para construir, por ejemplo, cultivos vasculares de órganos cardiacos", agregó.

"En el proceso estándar, los fármacos se prueban en animales, usualmente roedores, antes de pasar a las pruebas con humanos, lo que sigue dando paso a efectos adversos graves".- Milica Radisic.

Estudia avances en mecanobiología

Comprender cómo se comportan las células, reproducir las condiciones del intestino humano en un pequeño dispositivo y desarrollar sensores dentro del cuerpo son algunas de las investigaciones que presentó Lim Chwee Teck en la última conferencia plenaria del evento.

El investigador de la Universidad Nacional de Singapur presentó el desarrollo de un intestino en un chip, un dispositivo de laboratorio que reproduce algunas de las condiciones que existen en el intestino humano.

Esta tecnología permite estudiar cómo interactúan las bacterias con las células intestinales y conocer mejor sus efectos en el organismo.

"Los resultados mostraron que determinadas bacterias probióticas pueden ayudar a proteger las estructuras intestinales frente a microorganismos dañinos", señaló.

Este tipo de dispositivos podrían contribuir al estudio de enfermedades, la evaluación de tratamientos y la reducción del uso de animales en algunas investigaciones científicas.

Otro de los temas abordados por Lim fue la mecanobiología, una rama de la ciencia que estudia cómo las fuerzas físicas y las características del entorno influyen en el comportamiento de las células.

Explicó que aspectos como la rigidez de una superficie o el espacio disponible pueden determinar cómo se mueven, se agrupan y forman tejidos.

"Hemos realizado muchas investigaciones en mecanobiología, pero ahora estamos en una etapa en la que buscamos trasladar algunos de los resultados de la investigación básica hacia aplicaciones más clínicas", explicó.

Este conocimiento resulta importante para comprender procesos naturales del organismo, como la cicatrización de heridas, y para desarrollar tejidos artificiales.

"Si comprendemos cómo las células responden a su entorno mecánico, podremos diseñar mejores sistemas para controlar su comportamiento", señaló el investigador.

El investigador también abordó el tema de la tecnología experimental, que busca crear sensores directamente dentro del organismo sin necesidad de recurrir a una cirugía abierta.

Al concluir su conferencia, Lim destacó que comprender cómo las células reaccionan a las fuerzas físicas es fundamental para avanzar en el desarrollo de nuevas tecnologías de biofabricación.

"Si comprendemos mejor lo que está sucediendo, podremos desarrollar mejores sistemas de biofabricación que permitan una formación más eficiente de tejidos funcionales", señaló.

Presentan Biofabrication 2027

Organizada por la Sociedad Internacional para la Biofabricación (ISBF, por sus siglas en inglés) la International Conference on Biofabrication, concluyó sus actividades este 6 de noviembre.

Durante la ceremonia de clausura, Grissel Trujillo, profesora investigadora del Tec y organizadora del congreso, agradeció a quienes contribuyeron a construir el evento, que se celebró por primera vez en Latinoamérica.

Por su parte, Mario Álvarez, profesor investigador del Tec, destacó que el encuentro representó un hito para la biofabricación en México y Latinoamérica.

"Quiero agradecer a todas las delegaciones participantes, y celebro el nivel de las conferencias y las oportunidades de colaboración que surgieron durante las sesiones", reconoció.

Ambos organizadores coincidieron en la importancia de estos espacios para conectar disciplinas, compartir conocimiento y fortalecer las redes internacionales de investigación.

La próxima edición de la Conferencia Internacional de Biofabricación se realizará del 12 al 15 de octubre de 2027 en Haikou, provincia de Hainan, China, organizada en colaboración con la Universidad de Tsinghua.

Con información de Luis Mario García.