Un ensayo microfluídico calcula la eliminación de fármacos del cuerpo
El metabolismo de los fármacos en el cuerpo humano se lleva a cabo principalmente a través de unas enzimas conocidas como citocromos P450 (CYP, por sus siglas en inglés). Esta familia de enzimas también se encarga de la desintoxicación de los productos químicos del medio ambiente y para el hogar a los que estamos involuntariamente expuestos a diario. Estos productos químicos pueden interferir en la actividad de los CYP y provocar una acumulación de fármacos hasta niveles tóxicos o inducir la expresión de CYP, que puede dar lugar a una rápida eliminación de los fármacos y a una reducción de su eficacia terapéutica.
Un ensayo microfluídico que mide la actividad de los CYP
Los científicos del proyecto CUMTAS, financiado con fondos europeos, querían investigar el papel de los productos químicos sobre la actividad de las enzimas CYP. Tal y como explica la doctora Tiina Sikanen, coordinadora del proyecto: «la tasa de eliminación de fármacos del cuerpo de una persona es crucial, puesto que puede hacer peligrar un tratamiento o causar toxicidad». Para estudiar la interacción entre distintos fármacos y productos químicos, su equipo desarrolló una paleta de ensayos de CYP novedosos y rápidos, que se basan en tecnologías de microfluidos «in vitro». Los ensayos microfluídicos permiten cribar rápidamente interacciones metabólicas, mientras que reducen considerablemente el coste del consumo de biomateriales. Al mismo tiempo, el uso de microreactores con enzimas inmovilizadas permite eliminar los reactivos en determinados momentos, lo que facilita el seguimiento y control de las reacciones enzimáticas, procesos que no serían posibles en los ensayos estáticos convencionales. Es más, permite investigar el efecto en función del tiempo que tienen los productos químicos sobre las enzimas metabolizadoras de fármacos, así como los mecanismos de su interacción. Junto con sistemas de separación microfluídica, los investigadores desarrollaron unos elementos sensores en miniatura para mejorar el rendimiento de los ensayos. Los nuevos materiales basados en polímeros, métodos y estrategias de inmovilización de enzimas aportaron un apoyo adicional al desarrollo tecnológico del ensayo de CYP. Los científicos validaron el método empleando microsomas hepáticos de origen humano disponibles comercialmente. «Estas matrices de origen humano nos ayudaron a mostrar cómo la variación de la expresión de las enzimas metabolizadoras de fármacos entre individuos afecta a la eliminación de fármacos», afirma la doctora Sikanen.
El futuro del ensayo de CYP
La tecnología basada en microfluídica fue el logro más significativo del proyecto según la doctora Sikanen. «Los conocimientos técnicos multidisciplinares de mi equipo, junto con su dedicación ayudaron a superar los problemas técnicos que surgieron a largo del proyecto», destaca. La doctora Sikanen ha recibido una subvención prueba de concepto del Consejo Europeo de Investigación (CEI) para el proyecto PreMeDosE para facilitar la comercialización de una de las tecnologías desarrolladas durante CUMTAS. Si bien CUMTAS se centró en el metabolismo de fármacos mediado por CYP debido al papel fundamental que estas enzimas desempeñan en la eliminación de fármacos, el ensayo también puede medir la actividad de otras enzimas. Además, puede usarse para investigar la inhibición de las enzimas metabolizadoras de fármacos inducida por productos químicos, así como para producir modelos de metabolismos de fármacos. A largo plazo, la tecnología podría aplicarse en proyectos de descubrimiento de fármacos o con fines de cribaje medioambiental (por ejemplo, en la eliminación de residuos de fármacos en otras especies). En el proceso de desarrollo de fármacos, el ensayo puede ayudar a eliminar productos químicos con un elevado riesgo de interferencia metabólica, de forma que reduce costes de producción innecesarios. El metabolismo de los fármacos depende tanto de la variación genética como de factores externos, como la dieta, la edad, el sexo y el grado de enfermedad. El ensayo CYP de CUMTAS ayudará a determinar el impacto tanto genético como de factores externos en la capacidad de eliminación a título individual. Es más, allana el camino a una dosificación personalizada de medicamentos, lo que mejorará la calidad de vida de los pacientes y reducirá los costes sanitarios.
Palabras clave
CUMTAS, citocromo P450 (CYP), ensayo, enzima, producto químico, microfluídica, eliminación de fármacos, metabolismo de fármacos, toxicidad
