Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad Northwestern, en Evanston, Illinois, Estados Unidos, han desarrollado un aparato reproductor femenino en miniatura del tamaño de la palma de su mano y podría eventualmente cambiar el futuro de la investigación y el tratamiento de enfermedades en los órganos reproductivos de las mujeres.
Esta nueva tecnología tridimensional, denominada EVATAR, está fabricada con tejido humano y permitirá a los científicos realizar pruebas muy necesarias sobre la seguridad y la eficacia de nuevos fármacos en el sistema reproductivo femenino. EVATAR también ayudará a los científicos a entender las enfermedades del tracto reproductivo femenino, como la endometriosis, los fibromas (que afectan hasta el 80 por ciento de las mujeres), el cáncer y la infertilidad.
El objetivo final es utilizar células madre de un paciente individual y crear un modelo personalizado de su sistema reproductivo. EVATAR, que se asemeja a un pequeño cubo, contiene modelos tridimensionales de ovarios, trompas de Falopio, útero, cuello del útero, vagina e hígado con bombeo de líquidos especiales a través de todos ellos que realizan la función de la sangre.
“No es nada menos que una tecnología revolucionaria”, afirma la investigadora principal, Teresa Woodruff, científica en cuestiones de reproducción y directora del Instituto de Investigación de la Salud de la Mujer en la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern. Los modelos de órganos son capaces de comunicarse entre sí a través de sustancias secretadas, incluyendo hormonas, para parecerse mucho a cómo trabajan todos juntos en el cuerpo.
Woodruff está trabajando en el proyecto con otros científicos de Northwestern, la Universidad de Illinois en Chicago (UIC) y Draper Laboratory. El proyecto, que se detalla en un artículo que se publica este martes en ‘Nature Communications’, es parte de un esfuerzo más grande de los Institutos Nacionales de Salud estadounidenses para crear “un cuerpo en un chip”. “Si tuviera tus células madre y creara un corazón, un hígado, un pulmón y ovarios, podría probar diez fármacos diferentes en diez dosis distintas en ti y decir ‘Aquí está el medicamento que te ayudará a tratar tu Alzheimer o Parkinson o diabetes -dice Woodruff-. Es lo último en medicina personalizada, un modelo de tu cuerpo para probar fármacos. Esto nos ayudará a desarrollar tratamientos individualizados y ver cómo las mujeres pueden metabolizar los fármacos de manera diferente de los hombres”.
Un cultivo dinámico de comunicación entre órganos
La tecnología EVATAR es revolucionaria porque el tracto reproductivo crea un cultivo dinámico en la que los órganos se comunican entre sí en lugar de tener células estáticas quietas en un plato de plástico plano. “Esto imita lo que realmente sucede en el cuerpo -destaca Woodruff-. En diez años, esta tecnología, llamada microfluídica, será la tecnología predominante para la investigación biológica”.
Para el proyecto, Woodruff desarrolló los ovarios; Julie Kim, profesora asociada de Obstetricia y Ginecología en Feinberg, el útero; Spiro Getsios, profesor asistente en Dermatología y Biología Celular y Molecular en Feinberg, creó el cuello del útero y la vagina y Joanna Burdette, de la UIC, hizo las trompas de Falopio. El hígado también se incluye en el sistema porque metaboliza los fármacos.
El dispositivo microfluídico es del tamaño de una caja de bento y tiene una serie de cables y bombas que hacen que los materiales (sangre simulada) fluyan entre los huecos. La tecnología también abrirá puertas en las causas de la endometriosis, fibromas y algunos cánceres. “Todas estas enfermedades son impulsadas por hormonas y realmente no sabemos cómo tratarlas, excepto con la cirugía -señala Burdette, de la UIC-. Este sistema nos permitirá estudiar qué causa estas enfermedades y cómo tratarlas”. “El sistema es fantástico para el estudio del cáncer, que a menudo se analiza como células aisladas en lugar de células de todo el sistema, lo que va a cambiar la forma en que estudiamos el cáncer”, agrega.
El sistema también permitirá a los científicos probar millones de compuestos en el medio ambiente y nuevos productos farmacéuticos para entender cómo afectan al sistema reproductivo y muchos otros órganos en el cuerpo. “Esta tecnología nos ayudará a ver las pruebas de fármacos y el descubrimiento de medicamentos de una manera completamente nueva”, plantea Woodruff. “Con la investigación de Teresa Woodruff usando la plataforma del sistema de órganos humanos de Draper, tenemos una demostración convincente de la importancia de un microambiente que permite que las células funcionen in vitro como lo harían in vivo y la capacidad de interconectar modelos de órganos en una plataforma y trabajar de manera estable y precisa durante semanas o meses”, añade Jeffrey T. Borenstein, ingeniero biomédico de Draper.
El sistema de órganos humanos de Draper debería ser capaz de identificar fármacos eficaces e ineficaces al comienzo del proceso de descubrimiento de medicamentos, permitiendo a los desarrolladores reorientar los recursos sobre los candidatos fuertes antes y terminar la investigación improductiva antes, minimizando los costos, según Borenstein. La nueva tecnología funciona en gran medida porque los científicos desarrollaron un medio universal que actúa de la misma manera que la sangre y circula entre cada uno de los sistemas de órganos. “Razonamos que los órganos del cuerpo están en un medio -la sangre- por lo que creamos una versión simple de la sangre y permitimos que los tejidos se comuniquen a través del medio”, concluye Woodruff.
