Investigadors creen la primera ‘melsa-en-un-xip’ humana funcional del món

Investigadors Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i del CRESIB, centre d’investigació d’ISGlobal han realitzat un gran avanç en l’àmbit de la microenginyeria d’òrgans-en-un- xip.

Els científics d’aquests dos instituts han elaborat per primera vegada un model funcional de melsa en 3D capaç d’actuar com aquest òrgan; filtrar els glòbuls vermells de la sang. Ho han aconseguit recreant a microescala les propietats físiques i les forces hidrodinàmiques de la unitat funcional de la polpa vermella de la melsa. Aquest dispositiu pot servir per detectar possibles fàrmacs contra la malària i altres malalties hematològiques. Aquest estudi ha estat publicat a Lab on a Chip.

Read more…

La idea original de crear una melsa-en-un-xip va sorgir dels grups del Dr. Hernando A. del Portillo, Professor ICREA del CRESIB, centre d’investigació d’ISGlobal, qui estudia fa diversos anys el paper de la melsa en la malària i del Dr. Josep Samitier, director de l’IBEC i catedràtic de la Universitat de Barcelona, qui estudia les propietats reològiques de la sang, incloses la parasitada per malària, per desenvolupar sistemes de diagnòstic. “A causa de les limitacions ètiques i tecnològiques d’estudiar la melsa humana, coneguda com la “caixa negra” de la cavitat abdominal, hi ha hagut molt pocs avenços en el seu estudi”, explica del Portillo. Per trencar aquesta barrera es va iniciar una col·laboració per desenvolupar un model de la melsa humana- en-un- xip mitjançant un projecte EXPLORA.

“El sistema fluídic de la melsa és molt complex i està adaptat evolutivament per filtrar i destruir selectivament glòbuls vermells vells, micro-organismes i glòbuls vermells parasitats per malària”, explica el Dr. Antoni Homs, investigador de l’IBEC i coautor de l’estudi publicat. “La melsa filtra la sang mitjançant un mètode únic, fent-la ‘micro-circular’ a través de llits de filtració formats per la polpa vermella de la melsa en un compartiment especial on l’hematòcrit (el percentatge de cèl·lules vermelles de la sang) es veu augmentat. De manera que els macròfags especialitzats poden reconèixer i destruir glòbuls vermells malalts”. A més, la sang en aquest compartiment només pot viatjar en un únic sentit a través de ranures interendotelials abans d’arribar al sistema circulatori, el que representa un rigorós segon test per assegurar l’eliminació de les cèl·lules velles o malaltes.

Els investigadors d’aquests dos centres, pertanyents a la xarxa de centres CERCA, han imitat aquestes dues condicions de control en la seva plataforma de mida micro per simular la microcirculació de la sang a través de dos canals principals (un lent i un ràpid) dissenyats per dividir el flux. Al canal ‘lent’ la sang flueix a través d’una matriu de pilars simulant l’ambient real on l’hematòcrit augmenta i la sang “malalta” és destruïda. El dispositiu ja s’ha provat amb glòbuls vermells humans sans i en infectats per malària, treball realitzat majoritàriament pels investigadors predoctorals Luis G. Rigat-Brugarolas (IBEC) i Aleix Elizalde-Torrent (CRESIB/ISGlobal), coautors també d’aquest treball. “El nostre dispositiu facilitarà l’estudi de la funció de la melsa en malària, i fins i tot podria proporcionar una plataforma flexible per a la detecció de possibles fàrmacs contra aquesta i altres malalties hematològiques”, diu del Portillo.

“La investigació en òrgans-en-un-xip integrant micro-fluídica amb sistema cel·lulars encara està donant els seus primers passos, però ofereix enormes perspectives cap al futur dels assajos de fàrmacs per a diferents patologies”, especifica Samitier. Aquests dispositius en 3D, que imiten les interrelacions teixit-teixit i els microambients únicament vistos en els òrgans vius, permet una nova percepció de les malalties que no es pot obtenir fàcilment amb els estudis convencionals amb animals, que són costosos i consumeixen molt de temps. A més, cedeix el pas als resultats relacionats amb humans que els models animals no poden predir.

Article de referencia: Rigat Brugarolas, L. G., Elizalde Torrent, A., Bernabeu, M., de Niz, M., Martin Jaular, L., Fernandez Becerra, C., Homs Corbera, A., Samitier, J. & del Portillo, H. A. (2014). Functional microengineered model of the human splenon-on-a-chip. Lab Chip, 14, 1715-1724

Per veure un video de la melsa-en-un-xip en funcionament aneu a http://www.youtube.com/watch?v=aLuCxj5ojtc

Entrevistes amb el Dr. Hernando A. del Portillo i el Dr. Josep Samitier:
https://vimeo.com/89099222 (versió curta)
https://vimeo.com/89093532 (versió llarga)