Xips? Xips electrònics? No, no exactament. Parlem d’organs-on-a-chip, és a dir, d’òrgans (seria millor dir organoids) en un xip. Un xip de cor, un xip de fetge, un xip d'intestí... xips controlats per ordinador, amb tubs que entren i surten, i sensors que mesuren contínuament el metabolisme de les cèl·lules vives introduïdes, de cor, de fetge, d'intestí. Una de les imatges impactants de la pel·lícula Màtrix és quan veiem en Neo (Keanu Reeves), penjat com un minúscul gra de raïm en un gotim gegantí d’altres humans cultivats, enganxat per uns tubs que entren i surten del seu cos. En aquest cas, aquesta imatge imaginària no té res a veure amb la realitat dels xips dels quals parlem, que no tenen ni la forma ni el volum de l’òrgan que reprodueixen. Parlem d’un xip que cap dins del palmell d’una mà i que mesura poc més que la superfície d’una targeta SIM de mòbil. Un xip que perfectament pot ser generat per una impressora 3D, on en comptes de “tinta” de plàstic de colors i aliatges de metall, li introduïm cèl·lules humanes que són dipositades controladament sobre una matriu orgànica, o de plàstic i silici... en el qual la interfície de control és un ordinador. Fins i tot podríem dir que és un minirobot si no fos perquè està format per cèl·lules humanes, cèl·lules vives que contacten unes amb altres i fan la seva tasca fisiològica, tal com la farien en el nostre cos, però sota control i constantment monitorades. Just al tall entre la biologia i l’enginyeria, en podríem dir que és pura enginyeria biomèdica.

Els models animals (cucs, mosques, peixos, ratolins...) són extremadament útils i responen moltes preguntes sobre com som i com emmalaltim, però no sempre reprodueixen fefaentment totes les característiques fisiològiques humanes. Es necessiten nous models que simulin la funció dels òrgans humans. Cal entendre per què es desenvolupen les malalties, quin mal ens causen i com les podem curar, o si més no, aturar. Molts laboratoris de recerca busquen el millor model cel·lular o animal en què reproduir les malalties humanes que ens afecten i no sabem com tractar. Potser hem sentit a parlar de les cèl·lules mare pluripotents, que són una revolució en si mateixes (amb premi Nobel inclòs) i mereixen un article específic, però els organoids a partir d’aquestes cèl·lules són costosos d’obtenir i mantenir. D’altra banda, a moltes empreses farmacèutiques els interessa poder assajar els seus nous medicaments en un “ambient humà” controlat abans d’arribar al pacient.

El fetge és el capo di tutt'i capi, el “padrí de les duanes” del que mengem. Tot passa pel fetge, alhora destoxificador i dosificador

I és aquí on és tan rellevant tenir cèl·lules humanes que no estiguin aïllades en cultiu, sinó comunicades entre elles i sota la influència d’altres òrgans, una interacció que és vital en el seu dia a dia dins del nostre cos, on produeixen i reben hormones, neurotransmissors i un munt de senyals intercel·lulars que les fan sentir vives i connectades. Som un tot, i les cèl·lules del nostre cos es “parlen” contínuament, saben on són i com estan unes respecte a les altres. És la xarxa social cel·lular. Sempre connectada, sempre en línia, sempre “on”. Aquesta connexió entre cèl·lules i teixits es dona a molts nivells dels quals no en som conscients. A tall d’exemple, tot medicament que prenem, menjant o bevent (és a dir, via oral), passa pel sistema digestiu, on és captat per les cèl·lules intestinals i, seguidament, és metabolitzat pel fetge, que decideix quin compost passa finalment a la sang. El fetge és el capo di tutt'i capi, el “padrí de les duanes” del que mengem. Tot passa pel fetge, alhora destoxificador i dosificador. Només després que un producte sigui metabolitzat pel fetge es pot jutjar el seu efecte si és fisiològic, tòxic o terapèutic. Per això són tan útils els òrgans en un xip, on no tenim cèl·lules solitàries, sinó diferents tipus de cèl·lules connectades, però totes sota control. D’aquesta manera es poden realitzar múltiples assajos en molt poc temps, extraient conclusions que permeten redirigir la recerca cap als tractaments més efectius.

Els òrgans en un xip permeten assajar molt ràpidament la resposta a medicaments en diferents contexts

Doncs bé, just la setmana passada s’acaba de publicar la generació de l’últim òrgan recreat en un xip, EVATAR, un mini-sistema reproductiu femení que, fins i tot, permet simular els cicles menstruals. EVATAR conté cèl·lules de fetge humanes (com hem dit, metabolitzadores dels medicaments) connectades, mitjançant tubs on circulen microfluids, a cèl·lules d’ovari de ratolí (de ratolí perquè és molt difícil obtenir cèl·lules ovàriques de donants humanes sanes), que alhora estan connectades successivament a cèl·lules humanes de trompes de Fal·lopi, d’úter i de cèrvix, obtingudes d’operacions en pacients. En aquest xip de plàstic, cada 28 dies un òvul madura i és alliberat pel teixit ovàric, que funciona com un rellotge; evidentment, després de rebre l’estimulació amb les hormones adients que circulen pels microfluids, tot simulant un sistema sanguini i un cicle hormonal humà. Aquest multi-òrgan en un xip, canviant les condicions i controlant-ne les reaccions, servirà per comprendre com es produeix i controla el cicle reproductiu femení, estudiar possibles tractaments contra la infertilitat, i contra el càncer de cèrvix i d’úter a un nivell que, fins ara, era impensable.

S’han generat cors en un xip, fetges en un xip... i ara, fins i tot ovaris en un xip

Aquest només és un dels òrgans en xip que s’han generat... pulmó, fetge, os, artèries... tot depenent de quins tipus cel·lulars es dipositen al xip, de com es connecten entre elles, i  de les estructures que hi formen, si en dues dimensions o en tres dimensions (2 D o 3D). Fins i tot en el xip de cor es pot veure com bateguen les cèl·lules cardíaques. Ja hi ha algunes empreses derivades d’universitats (spin-offs) que comencen a oferir comercialment aquestes simulacions d’òrgans en xip, per tal d’assajar medicaments. Al capdavall, pel que sembla, generar un xip bàsic, amb microfluids circulant per un circuit, tampoc és tan complex. Només es necessita generar peces amb una impressora 3D, connectar-les mitjançant Arduino (una plataforma de programació), omplir aquest circuit amb les cèl·lules adients... et voilà!.

Així, doncs, arribarem a pensar que la fisiologia i la genètica humanes poden ser reduïdes al comportament d’un xip? Podríem arribar a ser Homo chippiens?. Jo crec que no. Els òrgans en un xip són un dels molts recursos en recerca biomèdica; molt útils, però una simulació mai no és exactament com l’organisme real. Crec que encara som organismes massa complexos per a ser compresos per –o comprimits en– un xip.