Un gemelo biodigital para investigar el embarazo de manera más segura
En toda Europa, la inmensa mayoría de las muertes neonatales y fetales se producen en niños nacidos de forma prematura. A pesar de los avances médicos, el número de partos prematuros aumenta a medida que aumenta la edad materna y aumentan los riesgos ambientales(se abrirá en una nueva ventana). Entender cómo afectan las sustancias químicas y los medicamentos al feto en desarrollo sigue siendo un reto crítico, ya que el embarazo temprano no puede estudiarse directamente en humanos. Aunque la placenta humana está bien estudiada, modelizar su comportamiento de transporte en condiciones controladas de laboratorio sigue siendo un reto. Con los modelos animales se reproduce de forma inadecuada la biología de la placenta humana y no se pueden predecir fielmente los resultados adversos del embarazo causados por la exposición a sustancias químicas y fármacos nocivos.
Cerrar una brecha en la investigación sobre la seguridad del embarazo
El equipo del proyecto LIFESAVER(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, se propuso colmar esta falta de datos científicos desarrollando un gemelo biodigital que recrea el entorno placentario y las interacciones materno-fetales en el laboratorio. En la plataforma se combinan modelos «in vitro» avanzados con simulación computacional para estudiar cómo las sustancias atraviesan la barrera placentaria y afectan potencialmente al desarrollo fetal. «La investigación sobre la seguridad en el embarazo aborda un dilema único. No podemos realizar pruebas directamente en las primeras etapas del embarazo, y los modelos animales no reflejan la función placentaria humana. Esto deja un grave vacío de pruebas», explica Michael Gasik, director científico del consorcio LIFESAVER. La visión del proyecto es salvaguardar a las mujeres embarazadas y los fetos generando las pruebas científicas necesarias para mejorar la regulación de las sustancias químicas y los productos farmacéuticos. A largo plazo, esto favorecería embarazos más sanos y reduciría los riesgos asociados al nacimiento prematuro, que está vinculado a afecciones de por vida como infecciones, diabetes, parálisis cerebral y deterioro cognitivo.
Un gemelo biodigital de la placenta
En LIFESAVER se ha desarrollado un sistema híbrido que integra la experimentación en laboratorio con la modelización digital. El equipo empleó la bioimpresión 3D y la ingeniería tisular para construir modelos de tejido placentario funcionales que emulan el comportamiento biológico de la interfaz materno-fetal. El sistema «in vitro» se basa en una plataforma microfluídica de doble circuito(se abrirá en una nueva ventana) que imita la circulación materna y fetal separadas por una capa de barrera. Esta configuración permite un control preciso de las condiciones de flujo, la introducción automatizada de compuestos químicos y el muestreo temporizado de las sustancias transportadas. También permite estudiar la cinética del transporte como un proceso dependiente del tiempo. A continuación, los datos registrados se vinculan a simulaciones informáticas que modelan los procesos de transporte a través de la barrera placentaria. «Un gemelo biodigital nos permite recrear la circulación materna y fetal en condiciones controladas y combinar los datos experimentales con la modelización digital. Esa integración es lo que hace potente el método», subraya Gasik.
Hacia productos químicos y medicamentos más seguros
La validación en laboratorio confirmó el funcionamiento estable de la plataforma de doble circuito y la manipulación reproducible de los compuestos del ensayo. En los experimentos de transporte de prueba de concepto se demostraró un comportamiento coherente con la permeabilidad esperada a través de la barrera de membrana. «El resultado clave es que podemos cuantificar el transporte en condiciones de flujo controladas y reproducibles. Esto es esencial para modelizar de forma realista la exposición materno-fetal», subraya Gasik. Además, los investigadores han preparado recomendaciones políticas y se han comprometido con las partes interesadas para examinar cómo estas plataformas podrían apoyar nuevos métodos de la evaluación de la seguridad química y farmacéutica. Las mismas podrían contribuir a reducir la dependencia de los ensayos con animales y aportar pruebas más pertinentes para el ser humano en la investigación sobre la seguridad del embarazo. También servirían de apoyo a futuros esfuerzos políticos europeos encaminados a proteger la salud materna y fetal.