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Charla «Organos corporales en un chip» de TEDxBoston en español.
Es relativamente fácil pensar en una nueva medicina, una mejor cura para cierta enfermedad. Lo difícil es probarla, lo que puede retardar nuevos tratamientos prometedores, por años. En esta charla bien explicada, Geraldine Hamilton muestra cómo en su laboratorio ha creado órganos corporales en un chip. Estructuras sencillas con todas las partes esenciales para ensayar nuevos medicamentos; incluso algunos a la medida para alguna persona específica. (Filmado en TEDxBoston)
- Autor/a de la charla: Geraldine Hamilton
- Fecha de grabación: 2013-06-25
- Fecha de publicación: 2013-12-03
- Duración de «Organos corporales en un chip»: 803 segundos
Traducción de «Organos corporales en un chip» en español.
Tenemos un reto mundial relacionado con la salud en nuestras manos, hoy.
Se trata de la manera como en la actualidad se descubren y se desarrollan nuevos medicamentos.
Es demasiado costosa, toma muchísimo tiempo y lleva al fracaso la mayoría de las veces.
Simplemente no funciona y eso quiere decir que los pacientes que necesitan con urgencia nuevos tratamientos, no los reciben.
No se están tratando esas enfermedades.
Parece que se está gastando más y más dinero.
Por los miles de millones de dólares que se gastan en investigación y desarrollo, llegan al comercio cada vez menos medicamentos.
Más dinero, menos medicamentos.
Hmm.
Entonces ¿qué está sucediendo? Bueno, hay una gran cantidad de factores en juego, pero creo que uno de los más importantes es que los instrumentos que tenemos en la actualidad para probar si una medicina va a funcionar, si va a ser eficaz, o si será bastante segura antes de llevarla a ensayos clínicos con humanos, nos están fallando.
No predicen lo que va a suceder con los pacientes.
Tenemos dos instrumentos principales a nuestra disposición.
Son las células en cajas de Petri y los ensayos con animales.
Hablemos del primero; células en cajas de Petri.
Las células están felices trabajando en el cuerpo.
Las tomamos y las arrancamos de su ambiente natural.
Las arrojamos en uno de estas cajas y esperamos que funcionen igual.
Adivinen qué.
No funcionan.
No les gusta el nuevo ambiente porque no es ni parecido a lo que tenían en el cuerpo.
Y ¿qué pasa con los ensayos con animales? Bueno, los animales pueden proporcionar información supremamente útil, y así lo hacen.
Nos enseñan lo que sucede en organismos complejos.
Aprendemos más de la biología misma.
Sin embargo, muy a menudo los modelos con animales no llegan a predecir lo que puede suceder en humanos al tratarlos con una medicina en particular.
Es decir, necesitamos mejores instrumentos.
Necesitamos células humanas, pero tenemos que encontrar la manera de mantenerlas felices por fuera del cuerpo.
Nuestro cuerpo es un ambiente dinámico.
Estamos en constante movimiento.
Las células lo perciben.
Están en ambientes dinámicos dentro del cuerpo.
Están sometidas a fuerzas mecánicas permanentemente.
Si las queremos felices fuera del cuerpo, tenemos que volvernos arquitectos para células.
Tenemos que diseñar, construir y armar un hogar fuera de su hogar, para las células.
Eso es lo que hemos hecho en el instituto ViS.
Lo llamamos, «órgano en un chip».
Aquí mismo tengo uno.
Hermoso, ¿cierto? Pero es realmente increíble.
Aquí mismo en mi mano está respirando, vivo, este pulmón humano en un chip.
No es solo hermoso.
Puede hacer muchísimas cosas.
Tenemos células vivas en ese pequeño chip, en un ambiente dinámico, interactuando con otros tipos de células.
Mucha gente ha tratado de cultivar células en el laboratorio.
Han ensayado diferentes maneras.
Incluso han tratado de cultivar pequeños mini-órganos en el laboratorio.
Nosotros no estamos tratando de hacerlo.
Simplemente tratamos de reproducir, en este pequeño chip, la unidad funcional más pequeña que representa la bioquímica, la función y las tensiones mecánicas que las células experimentan en el cuerpo.
¿Cómo funciona esto? Permítanme mostrarles.
Usamos tecnología de la industria de chips para computadores para fabricar estas estructuras a escala que sean relevantes para las células y para el ambiente.
Tenemos tres canales fluidos.
En el centro hay una membrana porosa, flexible, a la que podemos añadirle células humanas, por ejemplo, de pulmón, y luego, por debajo, están las células capilares, de los vasos sanguíneos.
Entonces podemos aplicar fuerzas mecánicas al chip para estirar y contraer la membrana, de tal forma que las células experimenten las mismas fuerzas que en el pulmón cuando respiramos.
Las perciben igual que en el cuerpo humano.
Fluye aire por el canal superior y luego hacemos circular un líquido con nutrientes por el canal sanguíneo.
El chip es verdaderamente hermoso, pero ¿qué podemos hacer con él? Se puede tener una funcionalidad increíble dentro de estos pequeños chips.
Voy a mostrarles.
Por ejemplo, podríamos simular una infección, añadiendo unas células bacteriales al pulmón para luego añadirle glóbulos blancos humanos.
Los glóbulos blancos son la defensa corporal contra las bacterias invasoras.
Cuando sienten la inflamación producida por la infección, entran desde la sangre hasta el pulmón y engullen la bacteria.
Ahora verán cómo sucede esto en vivo, en un pulmón humano en un chip.
Hemos marcado los glóbulos blancos para que puedan ver cómo se mueven y cuando detectan la infección empiezan a pegarse.
Se aglutinan y tratan de ir al lado del pulmón desde el canal de la sangre.
Pueden ver aquí realmente un glóbulo blanco, solo.
Se pega, se mueve para avanzar entre las capas de células, por uno de los poros, sale al otro lado de la membrana, y ahí mismo va a engullirse la bacteria, marcada en verde.
Ya Uds.
han sido testigos, en ese diminuto chip de una de las respuestas fundamentales que el cuerpo tiene ante una infección.
Esta es la manera como reaccionamos…
la respuesta inmunológica.
Es bien emocionante.
Ahora compartiré esta foto con Uds., no solo porque es hermosa, sino porque nos da una gran cantidad de información sobre lo que las células hacen dentro de los chips.
Nos están diciendo que en los pequeños conductos de los pulmones, están estas estructuras como pelitos, como pueden verse en el pulmón.
Esas estructuras se llaman «cilios» y se encargan de retirar el moco del pulmón.
Sí, moco.
Ugh.
Pero el moco es en realidad bien importante, porque atrapa partículas, virus, alergenos potenciales.
Estos pequeños cilios se mueven y extraen el moco.
Cuando se deterioran, por ejemplo, por el humo del cigarrillo, no funcionan bien y no logran eliminar el moco.
Esto puede conducir a enfermedades como bronquitis.
Los cilios y la extracción del moco tienen que ver con otras terribles enfermedades como la fibrosis quística.
Pero ahora, con lo que hemos logrado con estos chips, podemos comenzar a buscar nuevos posibles tratamientos.
No hemos parado ahí, con el pulmón en el chip.
Tenemos un intestino en un chip.
Aquí pueden verlo.
Hemos colocado células de intestino humano en este chip.
Están bajo constante movimiento peristáltico, con este flujo por goteo.
Podemos simular muchas de las funciones que pueden verse en el intestino humano.
Ahora podemos comenzar a crear modelos de enfermedades como el síndrome de colon irritable.
Esta es una enfermedad que afecta a muchas personas.
Es debilitante y en verdad no hay buenos tratamientos.
Ahora tenemos toda una gran fuente de diversos chips de órganos actualmente funcionando en el laboratorio.
La verdadera fuerza de esta tecnología, sin embargo, realmente viene de la posibilidad de acoplarlos de manera fluida.
Hay un líquido que circula por estas células por lo que podemos comenzar a interconectar muchos chips diferentes para conformar lo que llamamos un «humano virtual en un chip».
Esto nos emociona.
Jamás vamos a recrear todo un cuerpo humano en estos chips, pero nuestro propósito es poder llegar a una suficiente funcionalidad como para hacer mejores predicciones de lo que puede suceder en humanos de verdad.
Por ejemplo, podemos comenzar a explorar lo que pasa cuando ponemos una medicina en aerosol.
Algunos de Uds.
que tienen asma como yo, tienen que usar inhaladores.
Se puede ahora examinar cómo opera ese medicamento en los pulmones, cómo entra al cuerpo y cómo puede afectar el corazón, por ejemplo.
¿Podrá cambiar el ritmo del corazón? ¿Será tóxico? ¿Sera filtrado por el hígado? ¿Se metabolizará en el hígado? ¿Se eliminará en los riñones? Podremos comenzar a estudiar la respuesta dinámica del cuerpo ante cierta medicina.
Esto podrá causar una revolución y cambiar las reglas del juego, no solo en la industria farmacéutica, sino en una cantidad de otras industrias, incluida la de los cosméticos.
Es posible que podamos usar piel en un chip que estamos desarrollando en el laboratorio, ahora, para probar si los ingredientes de los productos que están en uso en la actualidad, son suficientemente seguros para la piel sin necesidad de hacer ensayos en animales.
Podemos investigar la seguridad de los productos químicos a los que nos exponemos diariamente en el ambiente, tales como los que están en detergentes comunes para el hogar.
Podremos usar esos órganos en chips para aplicaciones en bioterrorismo o exposición a la radiación.
Podemos usarlos para conocer más de enfermedades como el ébola o algunas otras mortales como el SARS (síndrome respiratorio agudo severo), Los órganos en chips pueden cambiar la manera de hacer ensayos clínicos en el futuro.
En la actualidad, el participante promedio en un ensayo clínico es eso mismo; promedio.
La tendencia es que tenga edad media, que sea mujer.
No se encuentran muchos estudios clínicos en los que se incluyan niños, y sin embargo les damos medicinas a los niños todo el tiempo, solo con información de seguridad sobre sus efectos en adultos.
Los niños no son adultos.
Pueden no responder de la misma manera que los adultos.
Hay otros aspectos, como las diferencias genéticas en poblaciones, que pueden llevar a situaciones de riesgo en ciertos grupos o que podrían llevar a reacciones adversas.
Pueden imaginarse que tomamos células de esos diferentes grupos poblacionales, las ponemos en chips, y obtenemos poblaciones en chips.
Esto puede verdaderamente cambiar la manera de hacer pruebas clínicas.
Este es el grupo de personas que están haciendo todo esto.
Tenemos ingenieros, biólogos celulares, médicos clínicos, todos trabajando en equipo.
Estamos presenciando algo realmente increíble en el Instituto ViS.
Es una verdadera convergencia de disciplinas, en la que la biología está influenciando nuestra manera de diseñar, de planificar, de construir.
Es bien emocionante.
Estamos estableciendo importantes colaboraciones con industrias, tales como la que tenemos con una compañía experta en fabricación digital a gran escala.
Nos van a ayudar a hacer, no uno de estos, sino millones de estos chips, para ponerlos en manos de tantos investigadores como sea posible.
Esta es la clave del potencial de esta tecnología.
Permítanme que les muestre nuestro instrumento.
Este es el instrumento que nuestros ingenieros van a producir en forma de prototipo en el laboratorio, que nos va a proporcionar los controles técnicos necesarios para interconectar 10 o más órganos en chips.
También puede hacer algo más, muy importante.
Creará una interfaz de fácil uso para el usuario.
De modo que un biólogo celular como yo, puede entrar, tomar un chip, ponerlo en un cartucho, como el prototipo que aquí vemos, poner el cartucho en la máquina, como si fuera un disco CD, y ¡listo! Plug and play.
Así no más, Ahora imaginemos brevemente lo que se verá en el futuro si se logra tomar células madre y se colocan en un chip, tus células madre en un chip.
Sería un chip personalizado solo tuyo.
Todos nosotros, aquí, somos individuos, con diferencias importantes que implican que podemos reaccionar de distintas maneras y algunas veces de forma impredecible, ante ciertas medicinas.
Yo misma, hace un par de años, tuve un dolor cabeza muy fuerte, que no podía quitármelo.
Pensé, «Bien, probaré algo diferente».
Tomé Advil y quince minutos después, iba en camino a la sala de emergencias con un tremendo ataque de asma.
Bueno, obviamente no fue fatal.
Pero desafortunadamente, algunos casos de reacciones negativas a los medicamentos, pueden ser fatales.
¿Cómo los podemos prevenir? Bueno, podemos pensar en que algún día tengamos a Geraldine en un chip, a Danielle en un chip, a Ud.
en un chip.
Medicina personalizada.
Gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/geraldine_hamilton_body_parts_on_a_chip/