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Sistema multiorgánico en un chip desarrollado para probar la toxicidad de los medicamentos
03 de Marzo de 2020|Historia original de IOP Publishing
Los investigadores en los Estados Unidos han desarrollado un nuevo sistema multiorgánico en un chip para probar cómo los nuevos fármacos afectan órganos vitales del cuerpo humano.
El desarrollo de nuevos medicamentos puede tener un enorme costo financiero, que se puede desperdiciar si el medicamento debe ser retirado debido a efectos secundarios imprevistos.
El equipo de investigación cree que su nuevo sistema, que contiene representaciones del hígado, el corazón, los vasos sanguíneos, los pulmones, los testículos y los tejidos de colon o cerebro, podría ayudar a evitar estos casos.
En su estudio, publicado en el journal Biofabrication, demostraron su eficacia utilizándola para examinar una selección de medicamentos que fueron retirados del mercado por la Administración Federal de Drogas de Estados Unidos (FDA).
El profesor Anthony Atala, del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM), Winston-Salem, Estados Unidos, autor principal del estudio manifestó: "El desarrollo de nuevos fármacos puede tomar una década y media, desde estudios preclínicos hasta llegar al mercado. Alrededor de uno de cada 5.000 candidatos a drogas completa con éxito este proceso. Además, el costo de llevar un medicamento al mercado, con todos los gastos directos e indirectos contabilizados, puede ascender hasta 2.600 millones de dólares.
“Desafortunadamente, los costos humanos y financieros pueden ser aún más dramáticos si más tarde se encuentra que una droga es dañina y debe ser retirada. Por ejemplo, Merck & Co. pagó $4,85 mil millones para resolver 27,000 casos y otros $830 millones de dólares para resolver demandas de los accionistas después de que se demostraron los efectos adversos de uno de sus medicamentos. Los costos humanos de las reacciones adversas a los medicamentos, por su parte, se manifiestan como una de las principales causas de hospitalización en los Estados Unidos, con hasta el 5,3% de las hospitalizaciones relacionadas con las reacciones adversas a los medicamentos. La tasa de reacciones adversas mortales a los medicamentos es difícil de determinar, y probablemente no se ha informado de ello. A medida que aumentan los efectos adversos para el ser humano y los costos de desarrollo de medicamentos, el acceso a herramientas de detección de drogas más fiables y asequibles es cada vez más crítico".
El coautor Dr. Aleksander Skardal, anteriormente del WFIRM y ahora en la Universidad Estatal de Ohio, dijo: “Esta creciente necesidad de examinar exhaustivamente nuevos medicamentos para detectar efectos adversos es la fuerza impulsora detrás de nuestra investigación. En este contexto, demostramos la ventaja de nuestra plataforma mediante la detección de un panel de medicamentos retirados por la FDA para buscar sus efectos tóxicos.”
“Para modelar la naturaleza integrada del cuerpo humano, diseñamos una plataforma integrada, en chips, conteniendo seis tipos de tejidos bajo un medio de recirculación común. Cuando las combinaciones de organoides se combinan en una sola plataforma, se pueden ver respuestas integradas más complejas, donde la funcionalidad de un organoide influyó en la respuesta de otro.”
Para probar su sistema, los investigadores lo utilizaron para detectar seis fármacos que habían sido retirados debido a efectos adversos en los seres humanos: pergolida, rofecoxib, valdecoxib, bromfenaco, ácido tienílico y troglitazona. Para muchos de estos compuestos, el sistema organoide 3D fue capaz de demostrar toxicidad.
El profesor Atala manifestó: "Estos compuestos fueron probados por la industria farmacéutica y no se observó la toxicidad utilizando sistemas de cultivo celular estándar 2D, modelos de roedores, o durante ensayos clínicos humanos de Fase I, II y III. Sin embargo, después de que los medicamentos fueron liberados al mercado y administrados a un mayor número de pacientes, se observó toxicidad, lo que llevó a la FDA a retirar la aprobación regulatoria. En casi todos estos compuestos, el sistema organoide 3D fue capaz de demostrar fácilmente toxicidad a una dosis relevante para el ser humano."
Como control, también probaron el sistema con medicamentos de uso común todavía en el mercado – aspirina, ibuprofeno, ácido ascórbico, loratadina, y quercetina. Además de no mostrar toxicidad, los organoides expuestos a estos compuestos no tóxicos permanecieron viables a dosis clínicamente relevantes.
El Dr. Skardal dijo: “Se necesitarán más estudios, pero en base a estos resultados, nuestro sistema, y otros similares, utilizando modelos de tejidos humanos 3D con capacidades de respuesta matizadas y complejas, tiene un gran potencial para influir en cómo se realizarán los análisis de drogas y toxicología in vitro y el modelado de enfermedades en el futuro cercano.”
Este artículo ha sido republicado a partir de los siguientes materiales y editado para adecuar su longitud y contenido. Para obtener más información, ver la fuente citada.
Referencia: Skardal, et al. (2020) Drug compound screening in single and integrated multi-organoid body-on-a-chip systems. Biofabrication, DOI: https://doi.org/10.1088/1758-5090/ab6d36
