¿Chips? ¿Chips electrónicos? No, no exactamente. Hablamos de organs-on-a-chip, es decir, de órganos (sería mejor decir organoides) en un chip. Un chip de corazón, un chip de hígado, un chip de intestino...chips controlados por ordenador, con tubos que entran y salen, y sensores que miden continuamente el metabolismo de las células vivas introducidas, de corazón, de hígado, de intestino. Una de las imágenes impactantes de la película Matrix es cuando vemos a Neo (Keanu Reeves), colgado como un minúsculo grano de uva en un gajo gigantesco con otros humanos cultivados, enganchado por unos tubos que entran y salen de su cuerpo. En este caso, esta imagen imaginaria no tiene nada que ver con la realidad de los chips de los que hablamos, que no tienen ni la forma ni el volumen del órgano que reproducen. Hablamos de un chip que cabe dentro de la palma de una mano y que mide poco más que la superficie de una tarjeta SIM de móvil. Un chip que perfectamente puede ser generado por una impresora 3D, donde en vez de "tinta" de plástico de colores y aleaciones de metal, le introducimos células humanas que son depositadas controladamente sobre una matriz orgánica, o de plástico y silicio... en el que la interfaz de control es un ordenador. Incluso podríamos decir que es un mini-robot si no fuera porque está formado por células humanas, células vivas que contactan unas con otras y hacen su tarea fisiológica, tal como la harían en nuestro cuerpo, pero bajo control y constantemente monitoradas. Justo en el corte entre la biología y la ingeniería, podríamos decir que es pura ingeniería biomédica.

Los modelos animales (gusanos, moscas, peces, ratones...) son extremadamente útiles y responden a muchas preguntas sobre cómo somos y cómo enfermamos, pero no siempre reproducen fehacientemente todas las características fisiológicas humanas. Se necesitan nuevos modelos que simulen la función de los órganos humanos. Hay que entender por qué se desarrollan las enfermedades, qué mal nos causan y cómo las podemos cuidar, o cuando menos, parar. Muchos laboratorios de investigación buscan el mejor modelo celular o animal en que reproducir las enfermedades humanas que nos afectan y no sabemos como tratar. Quizás hemos oído hablar de las células madre pluripotentes, que son una revolución en sí mismas (con premio Nobel incluido) y merecen un artículo específico, pero los organoides a partir de estas células son costosos de obtener y mantener. Por otra parte, a muchas empresas farmacéuticas les interesa poder ensayar sus nuevos medicamentos en un "ambiente humano" controlado antes de llegar al paciente.

El hígado es el capo di tutt'i capi, el "padrino de las aduanas" de lo que comemos. Todo pasa por el hígado, al mismo tiempo destoxificador y dosificador

Y es aquí donde es tan relevante tener células humanas que no estén aisladas en cultivo, sino comunicadas entre ellas y bajo la influencia de otros órganos, una interacción que es vital en su día a día dentro de nuestro cuerpo, donde se producen y reciben hormonas, neurotransmisores y un montón de señales intercelulares que las hacen sentir vivas y conectadas. Somos un todo, y las células de nuestro cuerpo se "hablan" continuamente, saben dónde están y cómo están unas con respecto de las otras. Es la red social celular. Siempre conectada, siempre en línea, siempre "on". Esta conexión entre células y tejidos se da en muchos niveles de los que no somos conscientes. A modo de ejemplo, todo medicamento que tomamos, comiendo o bebiendo (es decir, vía oral), pasa por el sistema digestivo, donde es captado por las células intestinales y, seguidamente, es metabolizado por el hígado, que decide qué compuesto pasa finalmente a la sangre. El hígado es el capo di tutt'i capi, el "padrino de las aduanas" de lo que comemos. Todo pasa por el hígado, al mismo tiempo destoxificador y dosificador. Sólo después de que un producto sea metabolizado por el hígado se puede juzgar su efecto si es fisiológico, tóxico o terapéutico. Por eso son tan útiles los órganos en un chip, donde no tenemos células solitarias, sino diferentes tipos de células conectadas, pero todas bajo control. De esta manera se pueden realizar múltiples ensayos en muy poco tiempo, extrayendo conclusiones que permiten redirigir la investigación hacia los tratamientos más efectivos.

Los órganos en un chip permiten ensayar muy rápidamente la respuesta a medicamentos en diferentes contextos

Pues bien, justo la semana pasada se acaba de publicar la generación del último órgano recreado en un chip, EVATAR, un mini-sistema reproductivo femenino que, incluso, permite simular los ciclos menstruales. EVATAR contiene células de hígado humanas (cómo hemos dicho, metabolitzadores de los medicamentos) conectadas, mediante tubos donde circulan microfluidos, a células de ovario de ratón (de ratón porque es muy difícil obtener células ováricas de donantes humanas sanas), que al mismo tiempo están conectadas sucesivamente en células humanas de trompas de Falopio, de útero y de cérvix, obtenidas de operaciones en pacientes. En este chip de plástico, cada 28 días un óvulo madura y es liberado por el tejido ovárico, que funciona como un reloj; evidentemente, después de recibir la estimulación con las hormonas adecuadas que circulan por los microfluidos, simulando un sistema sanguíneo y un ciclo hormonal humano. Este multi-órgano en un chip, cambiando las condiciones y controlando las reacciones, servirá para comprender cómo se produce y controla el ciclo reproductivo femenino, estudiar posibles tratamientos contra la infertilidad, y contra el cáncer de cérvix y de útero a un nivel que, hasta ahora, era impensable.

Se han generado corazones en un chip, hígados en un chip... y ahora, hasta ovarios en un chip

Este sólo es uno de los órganos en chip que se han generado... pulmón, hígado, hueso, arterias... dependiendo de qué tipos celulares se depositan en el chip, de cómo se conectan entre ellas, y de las estructuras que forman, si en dos dimensiones o en tres dimensiones (2 D o 3D). Incluso en el chip de corazón se puede ver como laten las células cardiacas. Ya hay algunas empresas derivadas de universidades (spin-offs) que empiezan a ofrecer comercialmente estas simulaciones de órganos en chip, con el fin de ensayar medicamentos. Al fin y al cabo, por lo visto, generar un chip básico, con microfluidos circulando por un circuito, tampoco es tan complejo. Sólo se necesita generar piezas con una impresora 3D, conectarlas mediante Arduino (una plataforma de programación), llenar este circuito con las células adecuadas... et voilà!.

¿Así, pues, llegaremos a pensar que la fisiología y la genética humanas pueden ser reducidas al comportamiento de un chip? Podríamos llegar a ser Homo chippiens?. Yo creo que no. Los órganos en un chip son uno de los muchos recursos en investigación biomédica; muy útiles, pero una simulación nunca es exactamente como el organismo real. Creo que todavía somos organismos demasiado complejos para ser comprendidos por –o comprimidos en– un chip.

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