Con la misma tecnología con la que hoy se fabrican celulares, computadoras y otros dispositivos electrónicos en miniatura, un grupo de investigación de la Facultad de Ciencias de la UNAM logró desarrollar un “hígado en un chip”, un modelo biológico diseñado para evaluar fármacos y reproducir funciones clave de uno de los órganos más complejos del cuerpo humano. El proyecto es encabezado por el Laboratorio de Mecanobiología y representa un avance inédito en América Latina.
Genaro Vázquez Victorio, profesor de tiempo completo del Departamento de Física y responsable del laboratorio, indicó que se trata de una investigación de frontera que busca replicar, a escala microscópica, las condiciones físicas y biológicas en las que viven las células del hígado. “No es un reto menor: este órgano participa en procesos vitales como el control de los niveles de glucosa, la regulación de hormonas lipídicas, la depuración de desechos en la sangre y la producción de bilis”, aseguró.
Por esa razón, señaló, el hígado suele describirse como el “laboratorio químico” del cuerpo humano y se ha convertido en un modelo estratégico tanto para la industria farmacéutica como para la investigación académica. Antes de que un medicamento sea probado en otros órganos, debe pasar por el hígado, donde se metaboliza y transforma. De ahí la relevancia de contar con modelos confiables que permitan evaluar su seguridad y eficacia.
Los resultados del trabajo realizado por el equipo universitario fueron publicados recientemente en la revista Advanced Healthcare Materials, en un artículo que describe un nuevo método para mejorar la funcionalidad y la duración de los cultivos celulares dentro de plataformas de órgano en chip. El aporte central es un protocolo sencillo, accesible y bien fundamentado que permite mantener células vivas y funcionales durante varias semanas.
La idea detrás de un órgano en chip es combinar conocimientos de mecanobiología con técnicas de microfabricación similares a las usadas en la industria electrónica. A partir de simulaciones por computadora, se diseña un sistema en miniatura que imita el entorno natural de las células: los flujos de líquidos, las tensiones mecánicas y la organización espacial que existen dentro del órgano real. Con ese diseño se crean moldes que permiten fabricar dispositivos microscópicos donde las células “se sienten como en casa”.
Cada detalle es previamente analizado y discutido por el equipo para asegurarse de que las condiciones del cultivo sean lo más parecidas posible a las del tejido original. Este nivel de precisión es indispensable para lograr un comportamiento celular adecuado y resultados confiables.
El dispositivo desarrollado en la UNAM es el primer hígado en chip funcional de Latinoamérica y alcanza estándares comparables a los que se utilizan en Estados Unidos. Más allá del logro técnico, Vázquez Victorio subrayó que uno de los mayores aportes del proyecto es haber generado un protocolo que puede ser replicado por otros laboratorios sin necesidad de infraestructura altamente especializada.
El objetivo es evitar el rezago tecnológico en México y permitir que instituciones académicas y científicas incursionen en líneas de desarrollo que hoy dominan las grandes farmacéuticas internacionales. Contar con estos modelos es clave para integrarse a las nuevas formas de evaluación de medicamentos.
Desde el punto de vista experimental, el hígado en chip es especialmente relevante porque constituye la primera etapa en la evaluación farmacológica. Si un fármaco no responde adecuadamente al procesamiento bioquímico del hígado, difícilmente podrá avanzar hacia pruebas en otros órganos como el corazón, el pulmón o el riñón, apuntó.
La tecnología que hace posible estos dispositivos es la microfluídica, una herramienta que permite crear microambientes celulares complejos capaces de reproducir aspectos esenciales de la fisiología humana, como la microvasculatura, las barreras del tejido conectivo y la organización tridimensional de las células.
Para fabricar los chips se utiliza principalmente polidimetilsiloxano (PDMS), un material ampliamente empleado por su capacidad para reproducir estructuras diminutas, mantener flujos controlados de líquidos y permitir la aplicación de estímulos mecánicos. Sin embargo, trabajar con este material también implica desafíos importantes para lograr cultivos celulares estables.
El equipo multidisciplinario de la Facultad de Ciencias trabajó durante tres años para superar estos obstáculos. Uno de los principales problemas iniciales era que las células no lograban adherirse al chip: se desprendían o morían en cuestión de horas. Tras analizar protocolos exitosos en laboratorios de Estados Unidos y Europa, identificaron que la clave estaba en mejorar la adhesión celular mediante reacciones químicas específicas dentro del dispositivo.
Este reto fue abordado por Mitzi Pérez Calixto, química de formación y primera autora del artículo, quien desarrolló el protocolo que permitió mantener las células vivas durante semanas. El proyecto contó además con la colaboración de investigadoras e investigadores nacionales e internacionales, entre ellos Cindy Peto Gutiérrez, Alyssa Shapiro, Lázaro Huerta, Mathieu Hautefeuille, Marina Macías Silva y Daniel Pérez Calixto.
La relevancia del trabajo, explica Vázquez Victorio, radica en que demuestra que es posible fabricar en la Ciudad de México un chip funcional con estándares internacionales, utilizando una metodología clara y replicable. Esto abre la puerta a que laboratorios de biomedicina, incluso sin formación específica en física o biofísica, puedan adoptar la tecnología.
A partir de este desarrollo, el laboratorio ya colabora con otras instituciones para crear un pulmón en chip y un riñón en chip. El siguiente gran paso es sofisticar los modelos y ampliar el número de dispositivos disponibles, con el hígado como eje central.
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