Una nueva plataforma de laboratorio en un chip para estudiar el metabolismo tisular «in situ»
Los tejidos engloban diferentes tipos de células en una estructura muy organizada para realizar su función. Comprender los procesos que rigen la interacción intercelular a nivel tisular no es posible mediante el estudio de células individuales «in vitro». Además, los tres principios de reemplazo, reducción y refinamiento con respecto a los ensayos con animales exigen un marco alternativo para llevar a cabo la investigación.
Combinación de tecnologías de órgano en un chip y RMN
El equipo del proyecto TISuMR, financiado con fondos europeos, creó una nueva plataforma tecnológica que permite caracterizar de forma directa tejidos cultivados en dispositivos microfluídicos «in vitro». Estos dispositivos constituyen un método robusto para modelizar órganos enteros, con aplicaciones en el diagnóstico y la investigación biomédica. La formación multidisciplinaria del equipo de TISuMR resultó fundamental para combinar satisfactoriamente la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) con el cultivo de cortes histológicos en un laboratorio en un chip miniaturizado. La espectroscopia de RMN es una técnica espectroscópica no invasiva y de alta resolución que permite caracterizar una muestra a nivel molecular. Es ideal para observar procesos metabólicos, biológicos y químicos en sistemas vivos debido a su naturaleza no invasiva. «Nuestro objetivo era superar la sensibilidad limitada de la espectroscopia de RMN y combinarla con nuestro sistema de cultivo microfluídico para estudiar el metabolismo tisular», explica Marcel Utz, coordinador del proyecto y catedrático en la Universidad de Southampton.
Retos y aplicaciones
La espectroscopia de RMN requiere que la muestra se coloque bajo un campo magnético muy potente, que debe tener la misma fuerza sobre toda la muestra. Este procedimiento, combinado con las estrictas condiciones requeridas para mantener sanos los tejidos fuera del organismo durante un plazo largo, planteó grandes retos técnicos. Los investigadores del proyecto superaron estos escollos con un diseño original, que aprovecha los espectrómetros de RMN de alto rendimiento existentes empleados en muchos laboratorios, tanto en universidades y centros de investigación como en empresas. «Nuestra plataforma va mucho más allá de lo que era factible hasta el momento y proporciona un detalle y una precisión sin precedentes sobre el metabolismo tisular», destaca Utz. La plataforma TISuMR se empleó satisfactoriamente para examinar la colestasis, una afección relacionada con la obstrucción del flujo de bilis, a menudo provocada como efecto secundario de muchos medicamentos importantes, que impide su uso eficaz. El sistema TISuMR aportó información fundamental sobre los cambios en el metabolismo hepático provocados por la colestasis, lo que proporcionó conocimientos relevantes para diseñar nuevos fármacos con potencial terapéutico que eviten este efecto secundario.
Perspectivas de la tecnología TISuMR
La consecuencia más significativa del nuevo método experimental de TISuMR es la generación de datos ricos sobre la bioquímica de los tejidos, sin interferencias. Este método se puede aplicar, por ejemplo, a los tejidos de los pulmones, los riñones o el corazón. A través de técnicas de hiperpolarización, es posible mejorar aún más las señales de RMN y obtener información más detallada. «Creemos que la tecnología desarrollada en el proyecto TISuMR encontrará muchas aplicaciones como, por ejemplo, el desarrollo de fármacos y la investigación oncológica», concluye Utz. Los socios continúan trabajando para poner la tecnología a disposición de otros a través de empresas derivadas, como Voxalytic GmbH en Alemania y microVita en el Reino Unido. Una mayor optimización de la tecnología la adaptará a las necesidades de los usuarios. Junto a este trabajo de comercialización, los socios quieren seguir mejorando las prestaciones de la tecnología TISuMR, por ejemplo, al incorporar información sobre la fisiología del tejido o ampliar las aplicaciones a la biología del cáncer.
Palabras clave
TISuMR, espectroscopia de RMN, microfluídico, metabolismo tisular, corte histológico, laboratorio en un chip, colestasis, hiperpolarización, resonancia magnética nuclear
