Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania han demostrado la viabilidad de su plataforma de "órgano en un chip" al estudiar cómo se transportan los medicamentos a través de la barrera placentaria humana.

Algunos medicamentos administrados por la madre pueden ingresar al torrente sanguíneo fetal, pero aún no se comprende bien cómo determina la placenta qué moléculas pueden atravesar. Las formas de probar este proceso son limitadas. Los modelos animales no capturan detalles importantes de la fisiología humana, la mayor parte de la investigación in vivo no se puede realizar de forma ética, y las placentas donadas después del nacimiento solo son viables durante unas pocas horas, dificultando la correcta realización de complicados experimentos de transporte.

Se ha probado una pequeña cantidad de fármacos mediante este método de "perfusión placentaria ex vivo", sin embargo. Al comparar los resultados de los experimentos de transporte realizados en su placenta en un chip, el equipo de Penn demostró que su sistema de sobremesa podría ser un sustituto eficaz de un órgano vivo en dicha investigación.

El estudio fue dirigido por Dan Huh, Profesor adjunto de Wilf Family Term en Bioingeniería en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Penn, y Cassidy Blundell, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Huh. Otros miembros del laboratorio, Yoon-Suk Yi, Lin Ma, Emily Tess, Megan Farrell y Andrei Georgescu, contribuido al estudio. Colaboraron con Lauren M. Aleksunes, profesor asociado de la Facultad de Farmacia Ernest Mario de la Universidad de Rutgers.

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La placenta en un chip del equipo de Penn es un pequeño bloque de silicona que alberga dos canales de microfluidos separados por una membrana porosa. Los investigadores cultivan células trofoblásticas humanas en un lado de la membrana y células endoteliales en el otro. Las capas de esos dos tipos de células imitan la barrera placentaria, que determina lo que pasa del sistema circulatorio materno al fetal.

Al agregar diferentes moléculas al fluido similar a la sangre que fluye a través del canal de microfluidos "materno", los investigadores pueden medir la velocidad a la que se transfieren al canal "fetal" y cuánto se acumulan en la barrera misma.

La capacidad de probar este proceso en placentas humanas tiene una gran demanda. Las mujeres embarazadas están excluidas de los ensayos clínicos de medicamentos. y los modelos animales tienen graves limitaciones. Esas limitaciones se demostraron trágicamente en el caso de la talidomida, donde un medicamento para las náuseas matutinas capaz de transportarse a través de la barrera placentaria humana provocó decenas de miles de defectos de nacimiento y muertes.

Los experimentos de transporte de última generación se llevan a cabo en tejido placentario humano donado, pero conectar un órgano vivo al aparato de prueba es un lío, proposición meticulosa.

"La perfusión placentaria ex vivo es un gran método, "Huh dijo, "pero tiene una tasa de fallos bastante alta, y la configuración experimental es complicada:es propensa a fugas y necesita un alto nivel de experiencia. La mayoría de las empresas farmacéuticas no podrán probar sus medicamentos con este método ".

Para validar su placenta en un chip como plataforma de prueba, Huh y sus colegas compararon el transporte de dos fármacos que se han estudiado mediante perfusión placentaria ex vivo:heparina, un anticoagulante, y gliburida, utilizado en el tratamiento de la diabetes gestacional.

Se entiende que la heparina es una molécula demasiado grande para atravesar la barrera placentaria. y la placenta en un chip del equipo también confirmó ese resultado. La gliburida se considera segura de usar durante el embarazo. gracias a los transportadores de eflujo especializados expresados ​​por el tejido placentario que evitan que las moléculas del fármaco administradas por la madre lleguen al feto. La placenta en un chip pudo emular este mecanismo protector.

"Nos estamos acercando, "Huh dijo." Este estudio nos ha dado confianza en que la placenta en un chip tiene un enorme potencial como plataforma de detección para evaluar y predecir el transporte de fármacos en la placenta humana ".

Será necesario realizar más investigaciones y estudios de validación antes de que la placenta en un chip reproduzca suficientemente su contraparte in vivo para los fines de las pruebas clínicas.

"Por ejemplo, el marcador fluorescente que usamos cambia el tamaño y la forma del medicamento, que tiene un efecto sobre el transporte, ", Dijo Blundell." En el futuro, estaremos trabajando con nuestro colaborador farmacólogo, Lauren Aleksunes, y su laboratorio para simular situaciones más realistas ".

Más allá de los productos farmacéuticos, La placenta en un chip del equipo de Penn sería útil para comprender mejor los impactos en la salud de una variedad de cosas que potencialmente podrían cruzar al torrente sanguíneo fetal.

"Nos gustaría usar este sistema para probar cosas más allá de las drogas, tales suplementos a base de hierbas, vitaminas, y una gran cantidad de cosas que las mujeres pueden asumir durante el embarazo, "Dijo Blundell.