Palabras clave: biomedicina

Darek Fidyka, el paralítico que vuelve a caminar

Tras un trasplante de células olfativas a la médula espinal, Darek Fidyka, paralítico desde hacía 4 años, ha recuperado parte de sus movimientos voluntarios en la mitad inferior de su cuerpo.

Darek Fidyka, caminando con ayuda de las barras laterales. Imagen extraída de la web de The Guardian.

Uno de los mayores retos para la medicina es, desde hace décadas, la recuperación del movimiento en personas que sufren paraplejía o tetraplejía. Desde este invierno podemos afirmar que estamos más cerca de alcanzar la meta. Darek Fidyka, quien quedó paralítico en 2010 tras recibir un ataque a puñaladas, ha recuperado parte de sus movimientos voluntarios y es capaz de caminar con ayuda de un andador. Este logro se consiguió mediante la aplicación de una terapia pionera en el ámbito: el trasplante de algunas células olfativas propias al lugar en el que el nervio medular estaba quebrado.

La BBC publicaba la noticia en primicia en octubre del 2014, tras seguir durante un año el proceso de rehabilitación del paciente.

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Cancer Stem Cells… ¿culpables de la resistencia a los tratamientos?

Durante los últimos 15 años cada vez son más los estudios que demuestran la existencia  de las denominadas cancer stem cells ó células madre tumorales. Se trata de células parecidas a las células madre sanas, y que como tales presentan algunas características que las hacen más resistentes a los tratamientos convencionales de quimioterapia y radioterapia.

La presencia de células madre tumorales se ha descrito en numerosos tumores distintos, y muchos estudios “culpan” a estas células de las recaídas que se producen incluso despues de una buena respuesta inicial a los tratamientos. Por esa razón, los investigadores tratan de desarrollar nuevas terapias dirigidas a eliminar estas células de manera selectiva.

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¿De qué se habla cuando hablamos de ciencia en internet? Un pequeño experimento sociológico 2.0.

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BioMed News

Toda la actualidad (o casi) de la investigación biomédica. Neurociencia, enfermedades neurodegenerativas, oncología, diabetes y mucho más…

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Mariano Vázquez: “Simular la naturaleza en un ordenador es un acto de humildad”

Gracias a la simulación podemos entender cómo funciona el cuerpo humano, hacer que un coche gaste menos y conseguir que las ciudades sean más sostenibles”

Foto MarianoMariano Vázquez nació en Buenos Aires y estudió Ciencias Físicas en la UBA. Más tarde se doctoró en la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) e hizo estancias postdoctorales en el Pole Scientifique Univ. Paris VI / Dassault Aviation y en INRIA Sophia Antipolis. Fue consultor de la empresa Gridsystems, en Palma de Mallorca, y profesor en la Universitat de Girona. Actualmente es investigador del CSIC y Jefe de Grupo en el Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS). Su grupo “High Performance Computational Mechanics” desarrolla herramientas de simulación para grandes ordenadores, desde la formulación matemática hasta la escritura de programas paralelos. Aparte de la pasión que siente por su trabajo, es un gran amante del vino, del whisky y del fútbol, en particular de Leo Messi. “Ser fan de Messi te define”, dice. Continuar leyendo

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La bioimpresión 3D llega dispuesta a revolucionar la medicina

human-digestive-system-163714_1280Fuente: www.pixabay.com

Es una obviedad que la tecnología evoluciona a una velocidad de vértigo, pero si alguien nos dice que dentro de unos años con sólo apretar el botón de una impresora obtendremos órganos humanos seguro que no damos crédito. Sin duda, hoy en día todavía nos suena más a ficción que a ciencia.

Pero lo cierto es que esta técnica ya existe, se llama bioimpresión 3D y muchos piensan que en el futuro podría resolver la falta de órganos para trasplantes que existe en la actualidad. Continuar leyendo

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Bioimpresión 3D, técnica emergente en medicina

Las impresoras 3D están revolucionando la ingeniería, los procesos de fabricación, el arte, la educación… y también la medicina. La bioimpresión 3D – o impresión 3D de estructuras biológicas- ha experimentado un importante desarrollo desde su nacimiento hace apenas cuatro años. Los expertos aseguran que su hoja de ruta los llevará a crear e implantar órganos en humanos, aunque existen numerosos retos que deberán superar para conseguirlo.

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Órganos en un chip

Dos investigadores españoles han creado por primera vez a nivel mundial un modelo funcional de bazo integrado en un chip, este dispositivo en 3D es capaz de realizar las mismas funciones que el órgano in vivo y servirá para probar nuevos tratamientos contra la malaria y otras patologías hematológicas tambiénpermitirá disminuir las pruebas de laboratorio con animales. Este estudio ha sido publicado en «Lab on a Chip».

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El bazo es un órgano del tamaño de un puño situado en el lado izquierdo de nuestro cuerpo justo debajo del diafragma y detrás del estómago.  Actúa como dos órganos independientes, la pulpa roja filtra y destruye glóbulos rojos y bacterias y la pulpa blanca forma parte del sistema linfático. Su función principal es de defensa, ayuda a nuestro cuerpo a protegerse.

La idea original de crear un bazo en un chip surgió de los grupos del Dr. Hernando A del Portillo, Profesor ICREA del CRESIB centro de investigación de ISGlobal, quien estudia hace varios años el papel del bazo en la malaria y del Dr. Josep Samitier, director del IBEC y catedrático de la Universidad de Barcelona, quien estudia las propiedades reológicas de la sangre, incluyendo aquella parasitada por malaria, para desarrollar sistemas de diagnóstico.

«Debido a las limitaciones éticas y tecnológicas de estudiar el bazo humano, conocido como la ‘caja negra’ de la cavidad abdominal, ha habido muy pocos avances en suestudio», explica Hernando A. del Portillo, del Centro de Investigación en Salud Internacional de Barcelona. Su equipo y el de Josep Samitier, del Instituto de Bioingeneria de Cataluña (IBEC) trabajan conjuntamente para simplificar el estudio de este órgano mediante los sistemas ‘órganos en un chip’. Es un dispositivo que recrea a microescala las propiedades físicas del órgano como si fuera un bazo real. El sistema fluídico del bazo es muy complejo y se ha adaptado evolutivamente para filtrar y destruir selectivamente glóbulos rojos viejos, microorganismos y glóbulos rojos parasitados por malaria. Se ha conseguido simular este difícil entramado a través de un canal lento y otro rápido diseñados para dividir el flujo. Dentro del chip, la sangre circula por el canal lento a través de una matriz de capilares que se parecen al ambiente real donde el porcentaje de glóbulos rojos aumenta y la sangre defectuosa se elimina.

En el siguiente video, Josep Samitier y Hernando A. Del Portillo explican su investigación:

 

Gracias a los grupos de investigación multidisciplinares, donde trabajan físicos, biólogos, químicos, ingenieros electrónicos y farmacéuticos como el grupo de Josep Samitier en el IBEC o el de Geraldine Hamilton en el Instituto Wyss se han creado estos dispositivos microscópicos que en su interior contienen células vivas en un ambiente dinámico y interactuan con otros tipos de células. En estos pequeños chips se intenta recrear la unidad funcional más pequeña que representa la bioquímica, la función y las tensiones mecánicas que las células experimentan en el cuerpo.

Estos dispositivos son el resultado de combinar células madre pluripotentes con biomateriales que intentan reproducir al máximo las condiciones fisiológicas.

Por ejemplo, el equipo de Donald E.Ingber  y Dongeun Huh del Wyss Institute de la Universidad de Harvard ha conseguido diseñar un pulmón en un chip. Para reproducir las mismas condiciones que las células tienen en los pulmones usaron chips para ordenadores que son de la medida adecuada para poderinstalar las células y su ambiente. En su interior hay tres canales fluidos, en el centro se sitúa la membrana porosa con las células pulmonares en la parte superior y por debajo están las células capilares. El aire fluye por el canal superior y un líquido con nutrientes pasa por el microcanal sanguíneo. Además se aplicaron unas fuerzas mecánicas al chip para estirar y contraer la membrana donde están las células para que estas sientan las mismas fuerzas que en el pulmón cuando respiramos. “Cualquier cosa que requiera control dinámico en lugar de controlsólo estático es un gran reto” comenta Takayama de la Universidad de Michigan.

Este pulmón un chip es capaz de simular una infección y se puede analizar en este diminuto dispositivo como se desarrolla toda la respuesta inmunológica de nuestro cuerpo ante un agente extraño.

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En el Instituto Wyss también desarrollaron un intestino en un chip implantando una capa sencilla de células intestinales humanas en una membrana flexible y porosa, que a su vez está adosada a las paredes plásticas y transparentes del chip. Al aplicar una bomba de vacío al aparato, la membrana se estira y se contrae, emulando los movimientos intestinales de la peristalsis. El dispositivo es tan parecido al intestino humano que hasta los mismos microbios se adhieren a su superficie. Este modelo puede servir para estudiar el síndrome de colon irritable que afecta a muchas personas y no hay buenos tratamientos.

Actualmente, el equipo de Harvard ha desarrollado efectivamente emuladores de intestino, pulmón, corazón, hígado, riñón, páncreas, piel y médula ósea.

Todos estos trabajos forman parte del programa Tissue Chip for Drug Testing que esta financiado por los InstitutosNacionales de Salud (NIH, por sus siglas en inglés), la Administración de Alimentos y Fármacos (FDA) y la Agencia de Defensa de Proyectos de Investigación Avanzada (DARPA), un proyecto de investigación de 70 millones de dólares.

Pero lo realmente emocionante de toda esta tecnología puede llegar en un futuro no muy lejano. Los investigadores del Instituto Wyss han firmado un acuerdo con DAPRA para desarrollar un instrumento automatizado que integre diez órganos humanos en un chip y enlazarlos para crear una especie de `humano virtual en un chip´.  La idea es conseguir un sistema multicanal con un liquido en su interior que interconecte varios chips diferentes.  Este sistema permitirá a las empresas farmacéuticas estudiar como afectan las drogas a nuestro cuerpo y como afecta la reacción de un órgano sobre otro. Cuando tomamos una medicina esta produce un efecto beneficioso en un órgano pero puede empeorar el funcionamiento de otro, con estos dispositivos se podrá estudiar los efectos secundarios que producen los medicamentos. Se podrá comenzar a estudiar la respuesta dinámica del cuerpo ante cierta medicina.

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Esto podrá causar una revolución y cambiar las reglas del juego, no solo en la industria farmacéutica, sino en muchas otras industrias como por ejemplo la de los cosméticos.

 

El futuro de los ensayos clínicos

Puede llegar a ser relativamente fácil pensar en una nueva molécula para tratar una cierta enfermedad. Lo difícil es probarla in vivo, lo que está retardando la llegada al mercado de nuevos tratamientos prometedores. El centro Tufts para el Estudio del Desarrollo de medicamentos estima que el coste promedio de lanzar una nueva molécula al mercado actualmentese sitúa en 2.039 millones de euros. Este coste se ha incrementado en los últimos diez años debido al aumento de los gastos de desarrollo y la alta tasa de fracaso al pasar de la investigación a la fase clínica. Los instrumentos que disponemos en la actualidad para probar si un medicamento va a funcionar, va a ser eficaz y seguro antes de probarlo con humanos, están fallando, no predicen lo que va a suceder a los futuros pacientes.

Por una parte están los estudios con animales. Los animales son muy útiles para predecir como funcionara un medicamento en un organismo complejo pero en muchos casos no pueden extrapolar con exactitud las respuestas en humanos debido a que no pueden imitar exactamente la fisiología humana y por lo tanto no responden igual ante un mismo estímulo.

La otra opción son los cultivos celulares. Estos son bidimensionales, planos y no se comportan como lo hace un órgano dentro del organismo en consecuencia las células no se sienten cómodas en este nuevo ambiente.

Los órganos en un chip, por tanto, aportan resultado más rápidos, rentables y precisos a la hora de determinar la eficacia o la toxicidad de un fármaco.

Los órganos en chips pueden cambiar la manera de hacer ensayos clínicos en el futuro. En la actualidad, se utilizan participantes promedios y no pueden participar niños ni embarazadas. Si se pudiera crear poblaciones en un chip se podría predecir con exactitud la reacción que provoca un medicamento en un niño, una embarazada o bien un grupo poblacional concreto. Sería maravilloso poder coger células de esos diferentes grupos poblacionales, ponerlas en chips, y obtener poblaciones enteras en un chip.

Y todavía se puede ir más allá. Todos nosotros somos individuos, con diferencias genéticas importantes que implican que podemos reaccionar de distintas maneras y algunas veces de forma impredecible ante ciertas medicinas. Que útil sería poder coger tus propias células cultivarlas en un chip y predecir como actuará una droga solo en tu cuerpo. Sería un chip personalizado solo tuyo. Un paso más para llegar a la medicina personalizada.

Esto puede verdaderamente cambiar la manera de hacer pruebas clínicas. De ser exitosos, estos pequeños chips revolucionarían el ámbito médico.

Este proyecto no sólo es una gran promesa para la comunidad científica y los pacientes que esperan un avance médico que les salve la vida, sino también para todas las personas y organizaciones que quieren el fin de la experimentación con animales, en todos los ámbitos, pero especialmente en el ámbito biomédico.

“Este es un excitante ejemplo de cómo la innovación de hoy puede producir un modelo más humano y seguro para entender cómo funcionan las enfermedades sin necesidad de provocar sufrimiento a los animales. Los Estados Unidos actualmente están a la vanguardia en la financiación de alternativas al uso de animales, y ya es tiempo que Reino Unido también se sume a esta tendencia”, declaró Dr. Katy Taylor,consejera científica de la Unión Británica por la Abolición de la Vivisección (BUAV).

En conclusión, el proyecto Organ-on-a-Chip viene a revolucionar la medicina. Y lo mejor, es que está a la vuelta de la esquina. Se espera que el pequeño dispositivo esté disponible comercialmente en un plazo aproximado de cinco años.

Os dejo con un vídeo de Geraldine Hamilton, investigadora del Instituto Wyss en la Universidad de Harvard, en una conferencia TEDxBoston:

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La bioimpresión 3D de tejidos y órganos nos acerca al futuro de la medicina regenerativa.

En ocasiones se producen avances científicos extraordinarios que nos permiten contemplar una realidad que pocos años atrás solo imaginábamos como parte de ese futuro increíble que describen las novelas de ciencia ficción.  A veces los conocimientos acumulados en ramas de la ciencia aparentemente lejanas convergen, dando lugar a verdaderas maravillas científicas.  Eso está ocurriendo hoy día. La bioimpresión 3D comienza a convertirse en realidad gracias al esfuerzo de ingenieros, expertos en ciencias de materiales, físicos, biólogos moleculares, expertos en células madre y médicos. Juntos, están haciendo posible lo que hace poco era solo un sueño: generar en el laboratorio tejidos y órganos funcionales que posteriormente puedan ser trasplantados en pacientes. Continuar leyendo

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Impresión de órganos humanos: la ciencia ficción alcanza a la realidad

Uno de los desarrollos tecnológicos más espectaculares y sobre todo, más prometedores, de los últimos años es el de la impresión 3D. En unos años podremos imprimir desde nuestro hogar piezas de repuesto para el coche, juguetes para nuestros hijos, galletas listas para hornear o una mesa para el comedor. ¿Le suena a ciencia ficción? Pues aún hay más, en el futuro (eso sí, aún bastante lejano), podremos escanear nuestro cuerpo para que, cuando nos falle algún órgano, los médicos puedan imprimirlo usando nuestro propio molde.  Continuar leyendo

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