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A beating Heart-on-Chip for pre-clinical early detection of drugs cardiac safety

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Un corazón que late en un chip acelerará la administración de fármacos

Una plataforma «in vitro» que simula un corazón permite eliminar las limitaciones temporales y los efectos secundarios de los ensayos farmacológicos tradicionales.

Salud

El desarrollo de fármacos es un proceso largo y costoso. El tiempo medio para desarrollar un nuevo fármaco es de doce años y su coste alcanza los miles de millones de euros. Las pruebas pueden causar efectos secundarios no deseados en pacientes humanos y animales. Además, muchos fármacos terminan por fracasar: menos del 1 % de los fármacos candidatos que en principio se investigan alcanzan la fase de comercialización. «Cuanto más avanzado sea el punto de la cadena de descubrimiento farmacológico en que se produzca el fracaso, mayores serán las pérdidas de la inversión en términos de dinero, tiempo y seguridad humana», explica Roberta Visone, directora de operaciones de BiomimX. La pyme italiana BiomimX ha creado una nueva y potente tecnología consistente en un corazón que late en un chip y responde a los fármacos de forma similar a como lo haría un corazón humano, lo cual permite a los investigadores y empresas biofarmacéuticas efectuar análisis de toxicidad para nuevos fármacos y acelerar su desarrollo. A través del proyecto uHeart, financiado con fondos europeos, la empresa ha sentado las bases para comercializar el producto. «Estos “corazones que laten en un chip” son, en este punto, capaces de mostrar respuestas a los fármacos comparables a las humanas y de simular las propias de un corazón real», señala Visone.

El entrenamiento mecánico provoca que lata el corazón

La tecnología patentada uBeat™ proporciona construcciones celulares en 3D dentro de una estimulación mecánica controlable. Este entrenamiento mecánico se asemeja al latido del corazón real y enseña al corazón «in vitro» a latir como lo haría uno natural. De este modo, los investigadores pueden evaluar con precisión cómo reaccionaría a ciertos fármacos un corazón humano funcional y ofrecer niveles de precisión y exactitud sin precedentes. «uBeat™ nos permite generar modelos predictivos de órganos y patologías humanos que proporcionan conocimientos inestimables, así como planificar ensayos clínicos más inteligentes», añade Visone. Para desarrollar el corazón, la tecnología utiliza células madre pluripotentes inducidas humanas. La mecánica de los latidos permite generar tejido cardíaco humano y un latido equivalente al real en el plazo de una semana. Durante cada latido, los impulsos eléctricos viajan a través del tejido y provocan que se contraigan las células cardíacas y que se deforme mecánicamente una matriz extracelular. uHeart es también capaz de detectar tales señales eléctricas en línea gracias a una segunda tecnología patentada (uECG) y de supervisar, en tiempo real, las alteraciones electrofisiológicas que inducen los fármacos.

Éxito latente

Con vistas a comercializar uHeart como predictor de cardiotoxicidad, el equipo trabaja actualmente en dos aspectos: la producción industrial del dispositivo para cumplir la automatización y el rendimiento requeridos por las empresas farmacéuticas; y la validación farmacológica para demostrar la capacidad superior de uHeart a la hora de predecir el efecto cardiotóxico, en comparación con los estudios en animales y los modelos «in vitro» existentes. «Ambos pasos están en marcha gracias a colaboraciones estratégicas activas», señala Visone. El proyecto ha permitido confirmar que uHeart responde a los fármacos de forma reproductible y precisa, como lo haría el tejido cardíaco natural. «Este hecho se confirmó al probarse en uHeart compuestos cardiotóxicos conocidos y detectarse la alteración funcional esperada de la actividad electrofisiológica», afirma Visone. Además de proceder a la industrialización y validación farmacológica de uHeart, el equipo también se centra en su aplicación a la medicina de precisión. «uHeart es, de hecho, una herramienta ideal para modelar patologías cardíacas específicas con potencial para adaptarse a cada paciente en concreto y así abrir la vía para probar tratamientos específicos para el paciente», explica Visone. Por otra parte, La empresa está ampliando su cartera para modelar órganos y enfermedades diferentes. La estimulación mecánica es, sin duda, esencial, tanto para mejorar la maduración del tejido cardíaco como para simular «in vitro» de forma fidedigna cualquier estado de tejido o enfermedad en el que la alteración del microambiente mecánico desencadene una respuesta fisiopatológica. uKnee, con el mismo nivel de desarrollo e igualmente basado en la tecnología uBeat, es el primer modelo «in vitro» de artrosis articular humana. También se prevé generar modelos del intestino, los pulmones, los dientes e incluso los circuitos neuromusculares.

Palabras clave

uHeart, chip, corazón, latido, fármaco, pruebas, velocidad, «in vitro»

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