MADRID, 9 Ene. (EUROPA PRESS) -
Un proyecto conjunto del Instituto Fraunhofer de Tecnología de Materiales y Vigas IWS en Dresden y el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) en Alemania está investigando actualmente en miniorganismos cultivados la radiación dirigida para atacar el cáncer, con el objetivo de reducir el uso de animales en las pruebas de laboratorio.
Cuando ni la quimioterapia ni la cirugía ni la radiación externa ayudan contra un tumor, la medicina moderna utiliza los llamados radiofármacos. Estos medicamentos radiactivos no solo detectan las células cancerosas, sino que también permiten que la radiación dirigida desde el interior destruya el tumor. Sin embargo, antes de que tales sustancias estén disponibles para su uso en humanos, actualmente se requieren extensas pruebas en animales durante su desarrollo.
En su trabajo, Wiebke Sihver y sus colegas de HZDR se ocupan del desarrollo y la aplicación de sustancias radiomarcadas para el diagnóstico del cáncer y, en particular, también para la terapia. Estos radioligandos se marcan con un núclido radiactivo (radionúclido) y se unen a una molécula diana, en el caso del cáncer a estructuras diana específicas del tumor. El radiofármaco actúa así directamente sobre el tumor. Se respeta el tejido sano circundante. Hasta la fecha, los radiofármacos desarrollados en el HZDR deben probarse en modelos animales como ratones y ratas después de la caracterización 'in vitro'.
Hace varios años, Wiebke Sihver ya estaba buscando un reemplazo para los numerosos experimentos con animales en la investigación radiofarmacéutica. Durante su búsqueda de sistemas alternativos, rápidamente se encontró con Fraunhofer IWS. Allí, un equipo ha estado investigando durante varios años sobre sistemas microfisiológicos que utilizan miniorganismos cultivados para imitar el funcionamiento del organismo humano, gracias al uso de células humanas, por ejemplo, más cerca del tumor humano que los experimentos con animales. Era el punto de partida para una nueva idea.
Los investigadores de Fraunhofer IWS ya han estado trabajando en los minilaboratorios durante más de diez años. Con estos sistemas microfisiológicos en formato de caja de tabletas, las funciones de los órganos o incluso los procesos de enfermedades pueden representarse artificialmente con la ayuda de cultivos celulares. Las válvulas y canales simulan el sistema vascular, una pequeña bomba los latidos del corazón. Los chips están hechos de películas de plástico superpuestas. Los vasos sanguíneos y las cámaras se cortan con láser.
En módulos especiales, los investigadores desarrollan cultivos celulares que pueden sobrevivir hasta un mes en los sistemas de microfluidos. Mientras tanto, la sangre circula en el mini laboratorio en forma de medio nutritivo que suministra oxígeno y nutrientes a las células. Hace unos años, este marco solo permitía la representación de dos órganos.
Cuando el equipo de HZDR recurrió a Fraunhofer IWS, los expertos reconocieron rápidamente el potencial de una nueva aplicación. "Los chips de múltiples órganos aún no se han utilizado en el desarrollo de radiofármacos, por lo que existe una gran necesidad de ellos", explica el líder del grupo, Florian Schmieder, quien ha estado involucrado en la investigación de laboratorio en chip en Fraunhofer IWS durante muchos años. Juntos, los dos institutos solicitaron con éxito una subvención del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania sobre "Métodos alternativos a la experimentación con animales". Esto continuará hasta 2024, y han logrado los primeros resultados prometedores.
El trabajo de investigación conjunto tiene como objetivo colocar modelos de tumores en 3D en un chip que posteriormente hará que las pruebas de radiofármacos sean más simples y menos costosas. Producir un agregado de células tridimensionales, un esferoide que puede imitar el tejido tumoral, a partir de un cultivo de células bidimensionales planteó el primer desafío. "Esto nos permite integrar las características del microtumor en nuestro sistema", explica el ingeniero de desarrollo Stephan Behrens, Fraunhofer IWS.
En perspectiva, esta representación en el chip debería ser cada vez más detallada, por ejemplo, mediante el uso de células específicas del paciente o para determinar proteínas características recientemente descubiertas en diferentes tipos de células tumorales que pueden detectarse radiofarmacológicamente.
Las primeras pruebas de Wiebke Sihver y su equipo con los chips de múltiples órganos ya arrojaron resultados positivos. Primero, utilizaron sustancias conocidas cuyas propiedades se pueden observar fácilmente en el chip. "Vimos que la unión a los esferoides tumorales ya funciona", describe. También planean mostrar un modelo de riñón y un organoide de hígado en los chips. Los riñones en particular se consideran limitantes de la dosis y, por lo tanto, desempeñan un papel importante en la investigación radiofarmacéutica.
"En términos coloquiales, esto significa que si el radioligando se atasca, esto puede provocar daños en el riñón, pero también en las células del hígado", explica el científico. Por lo tanto, probar tales sustancias usando cultivos celulares en un chip ofrece una alternativa prometedora, dice ella. Si las pruebas en el proyecto continúan siendo positivas, los radioligandos desconocidos también se probarán en los sistemas en una etapa posterior.
"Esto ahorra una gran cantidad de experimentos con animales", señala Sihver. Aunque su investigación aún no puede eliminar por completo los experimentos con animales, los investigadores están trabajando para reducir su número.
