Investigación sueca

Un "cerebro en chip" permite estudiar el impacto de algunos fármacos en la barrera hematoencefálica

El "modelo de cerebro en chip" imita el funcionamiento de la barrera hematoencefálica mediante el uso de células madre.

Isabelle Matthiesen, una de las investigadoras a cargo del estudio, prepara el chip cerebral para la prueba. (Foto. Saskia Ludwig. KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo)
Isabelle Matthiesen, una de las investigadoras a cargo del estudio, prepara el chip cerebral para la prueba. (Foto. Saskia Ludwig. KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo)

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18.09.2021 - 00:30

Investigadores del KTH Royal Institute of Technology de Estocolmo (Suecia) han diseñado un “modelo de cerebro en chip” que utiliza células madre para simular la barrera hematoencefálica. Mediante este dispositivo, han revelado cómo los antioxidantes protegen al cerebro de la inflamación causada por algunas enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson.

Modelo de los chips para pruebas de neurofármacos. (Foto. Saskia Ludwig. KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo)Además, esta herramienta permitirá estudiar el funcionamiento de la barrera hematoencefálica del cerebro para observar el efecto de determinados fármacos sin necesidad de experimentar con animales.

La barrera hematoencefálica es una capa protectora que evita la entrada de sustancias tóxicas entre la circulación sanguínea y el fluido cerebral. Está formada por células endoteliales que recubren los capilares del cerebro y protegen al cerebro de moléculas que podrían causar daños graves en este órgano.

Con todo, los fármacos para tratar patologías neuronales deben poder atravesar esta barrera que, además, puede verse comprometida por determinados procesos fisiológicos como la inflamación. “Es más compleja de lo que pensamos”, añade al respecto el investigador del KTH, Thomas Winkler.

Esta nueva tecnología desarrollada por el instituto sueco, abre una nueva vía de estudio de este intrincado mecanismo cerebral. En concreto, la investigación ha analizado cómo reacciona la barrera hematoencefálica tras la administración de NAC (N-acetilcisteína), un antiinflamatorio ampliamente utilizado.

Dispositivo utilizado en las pruebas para estudiar la interacción minuto a minuto de las células de la barrera hematoencefálica. (Foto. Isabelle Matthiesen. KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo)En palabras de una de las investigadoras a cargo del estudio, Isabelle Matthiesen, “hemos imitado, con éxito, la barrera hematoencefálica mediante células madre humanas, por lo que este modelo es relevante en el estudio de medicamentos para humanos”. Se trata de un avance, pues “otros están hechos con células animales o son demasiado simples como para monitorizarlos de cerca”.

Los sensores electrónicos del mecanismo proporcionan información sobre la integridad de la barrera alrededor de una vez por minuto, lo cual significa que el dispositivo lleva un seguimiento casi continuo de la barrera hematoencefálica. Este avance permite el estudio exhaustivo de los procesos que pueden alterar este sistema de protección.

“El análisis de los efectos de este fármaco antiinflamatorio ha sido el primero realizado con células madre humanas y los resultados muestran que podemos utilizar este dispositivo para testar otros medicamentos y antioxidantes, con el objetivo de observar si podemos encontrar alguno con mayor protección neuronal”, añade el experto.

“Un modelo como este abre nuevas posibilidades para los estudios de control de medicamentos y la medicina personalizada"

Winkler apunta que este seguimiento casi constante es de especial utilidad, por ejemplo, “cuando se administra un fármaco por primera vez, ya que hay grandes cambios en las células, aunque luego se estabilizan”. “En los métodos típicos de testado de medicamentos, no se verían tan rápido estos cambios. Ahora, podemos observar que las alteraciones en la barrera hematoencefálica ocurren rápidamente bajo una situación de estrés o cambios, lo que nos permite estudiar cómo prevenirlo con antioxidantes”, añade el experto.

Según se incluye en el artículo, publicado en la revista científica Small, “un modelo como este abre nuevas posibilidades para los estudios de control de medicamentos y la medicina personalizada, basándose únicamente en células isogénicas derivadas de seres humanos y proporcionando lecturas temporales de alta resolución que pueden ayudar en los estudios farmacodinámicos”.

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