A fin de comprender mejor cómo funciona la enfermedad, este chip microfluídico imita las vías respiratorias tan propias de los pacientes con fibrosis quística.
Desarrollado por investigadores del Instituto Wyss de Harvard, este chip microfluídico bien podría significar la primera plataforma de pruebas preclínicas avanzadas y concentradas en los tratamientos de la fibrosis quística, aumentando la comprensión científica y profesional de la enfermedad.
Un viaje al interior de la fibrosis quística desde las aportaciones de un chip microfluídico
Gracias a incluir en su estudio células extraídas de las vías respiratorias pulmonares pertenecientes a pacientes con fibrosis quística, el nuevo dispositivo del chip microfluídico permitió que el equipo de investigadores reprodujera con total exactitud muchas de las características distintivas de la mentada enfermedad, desde una capa de moco espeso, hasta la emulación de una inflamación, pasando por un crecimiento bacteriano.
Para Ratnakar Potla, uno de los desarrolladores del dispositivo, este chip microfluídico abre nuevos umbrales de entendimiento de este mal legado en los genes.
«Este primer modelo microfisiológico de una vía aérea con FQ imita de cerca lo que sabemos de las vías respiratorias en pacientes con FQ», explicó. «Manteniendo la composición típica de todos los tipos de células relevantes, desarrolló una capa de moco más gruesa, y sus células ciliadas exhiben densidades más altas de cilios que laten a una frecuencia más alta en comparación con los chips de las vías respiratorias creados con células de las vías respiratorias de individuos sanos».
A juicio de lo añadido por este experto, «es importante destacar que estos cambios patológicos se acompañaron de una respuesta inflamatoria mejorada en el epitelio bronquial de la FQ modelado, que es muy similar a la observada en los pacientes con FQ».
Todo ello explica, por tanto, el por qué no se ha tardado en reconocerle a este invento su capacidad de imitar las vías respiratorias que identifican a los aquejados con fibrosis quística, una patología hereditaria caracterizada por producir moco espeso en las vías respiratorias, y extenderlas asimismo a otros órganos del cuerpo, todo ello mientras somete a los pacientes a episodios repetidos de infección e inflamación, que eventualmente y en la gran mayoría de casos desemboca en una condición progresiva, con cicatrices pulmonares, aderezándolo al final con una insuficiencia respiratoria.
Y aunque no puede negarse que el pronóstico que hoy en día reciben la mayoría de las personas afectadas de fibrosis quística ha mejorado considerablemente en las últimas décadas, continúa siendo también una triste verdad que la esperanza de vida de buena parte de ellos no se prolonga más allá de los 30 o 40 años. Unos años de vida cuya brevedad, por sí sola, hace hincapié en la extrema necesidad de encontrar tratamientos más efectivos para este tipo de pacientes.
¿Cuáles son las carencias actuales de la fibrosis quística?
La falta de modelos in vitro confiables y propias de la fibrosis quística, según consenso del saber especializado de los expertos de la enfermedad, una carencia que entorpece la prueba de nuevas terapias, por un lado, y dificulta la comprensión de la dinámica de esta patología, por otra parte, obstaculizando asimismo el ciclo de infección bacteriana que tantas veces se repite a nivel celular.
Tomando como punto de partida y resolución esta problemática, un grupo de investigadores perteneciente al Instituto Wyss de Harvard se ha dado a la tarea de poner medidas y buscar soluciones a esta situación, apostando por abordar la complicación con tecnología y, más recientemente, con un chip microfluídico.
«Ahora que podemos modelar con precisión la patología de la FQ, incluido el microbioma y las respuestas inflamatorias, en los chips de las vías respiratorias humanas, tenemos una forma de atacar los desafíos que son importantes para los pacientes con FQ», expuso en añadidura de la investigación Donald Ingber, otro investigador involucrado en el estudio.
Dicho dispositivo no es más que el resultado de utilizar células desenterradas de las vías respiratorias de pacientes con fibrosis quística. ¿Con qué fin? Para crear un modelo de chip microfluídico de sobremesa, cuya similitud es casi un calco reflejo de las vías respiratorias en esa patología hereditaria.
Estamos, pues, ante una buena imitación de algunas de las señales más características de la enfermedad. Algo que pudo advertirse tras un periodo de cultivo de varias semanas, cuando los chips de microfluídico de FQ empezaron a contener más citoquinas inflamatorias, primeramente, desarrollaron después una capa de moco más gruesa, y acumularon a posteriori niveles más altos de la Pseudomonas aeruginosa, una bacteria introducida y bastante implicada en las infecciones torácicas por fibrosis quística.
Todo un compendio de adquisiciones que, resumiendo, han supuesto para la investigación un notable y marcado contraste con el resto de los chips con los que lo compararon, es decir, aquellos que contenían células de las vías respiratorias pertenecientes a voluntarios sanos sin rastro de FQ en el organismo.
«Las capacidades combinadas de este modelo in vitro avanzado pueden ayudar a acelerar la búsqueda de medicamentos que puedan amortiguar la respuesta inmune exagerada en los pacientes», hizo ver Ingber, «tratarlos con terapias más personalizadas, y ayudar a resolver los problemas que enfrentan los pacientes con FQ todos los días que no pueden abordarse con los tratamientos existentes», concluyó.
La fibrosis quística es una enfermedad hereditaria de las glándulas mucosas y sudoríparas que afecta principalmente los pulmones, el páncreas, el hígado, los intestinos, los senos paranasales y los órganos sexuales. La enfermedad hace que la mucosidad sea espesa y por ello, la mucosidad tapa los pulmones, causando problemas para respirar y facilitando el crecimiento de bacterias lo que provoca infecciones pulmonares repetidas y daños pulmonares.
