En el Politecnico di Milano un equipo interdisciplinar de investigadores ha dado un nuevo paso hacia el tratamiento terapéutico personalizado del colangiocarcinoma, un cáncer raro de las vías biliares. Se trata de un chip en el que han reproducido en 3D las condiciones reales en las que interaccionan las células. Este organ-on-a-chip replica el microambiente tumoral del colangiocarcinoma. Los pormenores de este hito biomédico aparecen en un estudio experimental que difunde Journal of Hepatology Reports.
El colangiocarcinoma (CCA) es un tumor primario del hígado caracterizado por un mal pronóstico y opciones terapéuticas limitadas. Los modelos 3D humanos disponibles de este tumor maligno no logran recapitular fielmente el nicho tumoral.
El objetivo era desarrollar una innovadora plataforma CCA en chip específico para cada paciente y, como figura en las conclusiones de su trabajo, esa plataforma tridimensional integra los principales componentes no inmunes del microambiente tumoral y el infiltrado de células T. “Este CCA en chip -aseguran- representa una plataforma 3D confiable y específica para el paciente que será de ayuda para dilucidar aún más los mecanismos biológicos involucrados en CCA y proporcionar una herramienta eficiente para pruebas de fármacos personalizadas”.
Estos investigadores coinciden en subrayar que el objetivo final del dispositivo es acelerar la investigación sobre el colangiocarcinoma, proporcionando un nuevo modelo de laboratorio que imite mejor lo que observan en los pacientes.
Al mismo tiempo, “ayudará a avanzar en la medicina de precisión, ya que podría usarse potencialmente como fármaco personalizado, que ayuda a predecir la respuesta de los pacientes a las terapias», añaden.
El colangiocarcinoma es un cáncer de hígado poco común (afecta a unas 5.500 personas cada año, sólo en Italia) y deriva de una transformación maligna de los colangiocitos, las células que recubren el tracto biliar.
Desafortunadamente, la enfermedad a menudo se diagnostica en una etapa avanzada, porque los pacientes muestran muy pocos síntomas. Esta es también la razón por la que los tratamientos suelen ser ineficaces: en el momento del diagnóstico, sólo entre el 10 y el 30% de los pacientes son aptos para someterse a la extirpación quirúrgica del tumor.
En este sentido, Ana Lleo, autora del estudio, destaca que “precisamente debido a las reducidas opciones terapéuticas y la alta mortalidad del colangiocarcinoma, necesitamos nuevos modelos in vitro que puedan recapitular las características de la enfermedad y, en particular, la interacción entre las células tumorales y las del sistema inmunológico, que desempeñan un papel clave en su progresión y respuesta a los fármacos”.
Por su parte, el profesor Rasponi aclara que “se trata de un chip de microfluidos de unos pocos centímetros. En el interior, en canales micrométricos realizados mediante técnicas fotolitográficas avanzadas, sembramos células cancerosas extraídas de pacientes afectados por colangiocarcinoma. Las células reprodujeron con éxito la arquitectura del tumor in vitro”.
Para mejorar su confiabilidad, también sembraron fibroblastos (células que forman el tejido conectivo), linfocitos T (un tipo de células inmunes) y células endoteliales (células que recubren los vasos sanguíneos que alimentan el cáncer y lo detectan desde el sistema inmunológico).
En una serie de experimentos, el equipo demostró que el dispositivo reproduce fielmente lo que los especialistas observan en pacientes de forma individual, tanto en términos de activación de células T, que se correlaciona con la infiltración tumoral, como en respuesta terapéutica a diferentes fármacos, basándose en las características de la recurrencia del cáncer.
Los próximos pasos serán optimizar y mejorar aún más el dispositivo, tanto como modelo de investigación como plataforma personalizada de prueba de fármacos, ya que los profesores Lleo y Rasponi quieren añadir células del sistema inmunológico innato, como los macrófagos, que desempeñan un papel importante en la progresión del tumor.
Y también “introducir microbombas que puedan imitar el flujo sanguíneo y la vascularización. También necesitamos probarlo en grupos más grandes de pacientes, para confirmar su capacidad de recapitular los fenómenos que observamos en el entorno clínico”, añaden.
Como explica Maria Macías Silva, de la Universidad Autónoma de México en un trabajo que aparece en Revista de Odontología Mexicana, los órganos-en-chips (organs-on-chips) son dispositivos fabricados a escalas micrométricas.
Se han descrito como sistemas biomiméticos que tienen como función principal lograr el mantenimiento de la unidad funcional de un órgano vivo en una estructura tridimensional (3D).
Así, la tecnología inspirada en la biología ha llevado a la fabricación de estos dispositivos de diminutos canales 3D microfluídicos, fabricados con un material polimérico transparente revestido con células, con el fin de replicar aspectos importantes de un órgano, como la micro-arquitectura 3D que se da por la distribución en el espacio de diferentes tejidos, las interfaces funcionales entre tejido-tejido y los complejos microambientes bioquímicos y mecánicos de los órganos.
Los procesos celulares que se han podido estudiar en este tipo de dispositivos son muy diversos; entre ellos, el crecimiento y la muerte, la morfología de células y tejidos, la diferenciación, la motilidad y contractilidad de las células, la función de las barreras tisulares, el metabolismo, la secreción, el estrés oxidativo, entre otros.