El ciclo menstrual femenino se reprodujo en un órgano en un chip

Teresa Woodruff y sus colegas de la Northwestern University crearon el primer órgano facial del mundo capaz de copiar el ciclo menstrual humano.

El ciclo menstrual de 28 días se reprodujo en el laboratorio por primera vez, utilizando tecnología de “órgano en un chip”. Northwestern Medicine ha desarrollado un aparato reproductor femenino en miniatura que cabe en la palma de su mano y que eventualmente podría cambiar el futuro del tratamiento para afecciones como la endometriosis, el cáncer y la infertilidad.

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El equipo, de la Universidad Northwestern, descubrió que los tejidos del tracto reproductivo humano se pueden cultivar con éxito con otros tejidos durante todo un mes. Incluso liberaron hormonas, como en un ciclo natural.

Teresa Woodruff, directora del Instituto de Investigación para la Salud de la Mujer de la Universidad Northwestern, y sus colegas han creado una plataforma “microfluídica” que puede soportar cinco tejidos juntos durante un período de tiempo más largo que el logrado anteriormente. En el dispositivo llamado EVATAR, el líquido puede fluir sobre los tejidos porque se prueban a diferentes presiones, imitando la dinámica natural que ocurre in vitro.

EVATAR se asemeja a un pequeño cubo y contiene modelos 3D de los ovarios, las trompas de Falopio, el útero, el cuello uterino, la vagina y el hígado. Cada parte del sistema tiene un fluido especialmente formulado que bombea a través de ella, que cumple la función de la sangre.

Woodruff y sus colegas pudieron combinar un ovario de ratón con una trompa de Falopio humana, endometrio (membrana que cubre el útero), cuello uterino y tejido hepático. Estos tejidos del tracto reproductivo y órganos periféricos se integraron en EVATAR para funcionar en un ciclo de 28 días. Se observaron picos de estrógeno y supresión de progesterona en diferentes momentos del ciclo, como en el natural.

“Los ovarios no provienen de mujeres jóvenes, así que eso es todo [isn’t] una opción, le dijo Woodruff a DyN Noticias. Dicho esto, el estrógeno y la progesterona son pequeñas moléculas químicas idénticas en humanos y ratones. Entonces, los efectos de estas hormonas en el tejido posterior deberían imitar [that of a] humano.”

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La microfluídica es otro campo emergente en la medicina. Al permitir la investigación en microelectrónica y biología molecular, el sistema de microfluidos es capaz de manipular pequeñas cantidades de fluidos a través de canales que varían en tamaño desde decenas a cientos de micrómetros. Permitió la creación de sistemas sintéticos que podrían imitar a sus contrapartes en el cuerpo humano.

“Es la última medicina personalizada, un modelo de su cuerpo para las pruebas de drogas”. Teresa Woodruff

Sin embargo, los desarrollos de microfluidos, en algunos casos, se han visto obstaculizados por el “problema de los medios universales”: el problema de crear un solo componente para vincular todos los aspectos del sistema en una dinámica natural.

El equipo de Northwestern resolvió este desafío creando una variación de la sangre humana, un entorno universal que conecta todos los órganos del cuerpo humano. Los tejidos del sistema pudieron comunicarse a través de este entorno.

EVATAR ofrece oportunidades sin precedentes en los campos de la medicina personalizada, especialmente en aquellos que pueden abordar la brecha de género en las pruebas farmacéuticas. Debido a las diferencias de género en órganos y hormonas, los medicamentos pueden tener efectos drásticamente diferentes en las mujeres en comparación con los que se encuentran en los hombres. No fue hasta 1993 que la FDA permitió que las mujeres en edad fértil participaran en los estudios de fase 1 y fase 2. El objetivo final de EVATAR es abordar esta necesidad mediante el uso de células madre de un paciente individual para crear un modelo personalizado del sistema reproductivo. Se pueden probar en profundidad tratamientos médicos adicionales.

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Woodruff le dijo a DyN Noticias que EVATAR podría formar una plataforma para los descubrimientos de fármacos que tanto se necesitan.

“No tenemos forma de moldear intacto el sistema reproductivo femenino”, explica, “por lo que esto permitirá que las personas estudien las drogas en el contexto de los patrones hormonales cambiantes. Por ejemplo, nuevos anticonceptivos, medicamentos que tratan el cáncer de ovario, de endometrio o de cuello uterino o miomas y endometriosis. Todas estas son oportunidades futuras a medida que el sistema se desarrolle aún más. “

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El crecimiento de tejido humano en un laboratorio es un proceso que a menudo comienza con células individuales, separadas de otros mecanismos celulares que son importantes para la función biológica natural. Se mantienen en plástico plano, sin la interacción química, la arquitectura específica y el flujo sanguíneo que se encuentran en el tejido natural. Como resultado, la investigación que los usa no puede conducir a los mismos resultados que en el cuerpo humano.

“No tenemos forma de modelar el sistema reproductivo femenino intacto, por lo que esto permitirá a las personas estudiar medicamentos en el contexto de patrones hormonales cambiantes”. Teresa Woodruff

La medicina personalizada es una forma vital de evaluar cómo reacciona una persona a ciertos medicamentos. En lugar de un juego de adivinanzas o una lista interminable de posibles efectos secundarios en la parte posterior de las etiquetas de los medicamentos, los sistemas de microfluidos 3D podrían proporcionar una información invaluable sobre los verdaderos efectos de los medicamentos en el cuerpo humano. EVATAR permite la integración órgano-órgano de las señales hormonales de una manera que fenocopia el ciclo menstrual humano y el embarazo.

“Por último, esperamos que el ciclo ovárico pueda integrarse con otros tejidos como el corazón y el hígado. Esto permitirá el descubrimiento y la prueba de fármacos en estos tejidos, pero ahora en presencia de hormonas cambiantes que forman parte de los ciclos normales, “, dijo. Woodruff para DyN Noticias.

El proyecto EVATAR es parte de un esfuerzo mayor de los Institutos Nacionales de Salud para crear un “cuerpo en un chip” en los Estados Unidos. El proyecto “Tissue Chip” tiene como objetivo desarrollar un programa integral de detección de drogas, junto con el Centro Nacional de Ciencias Traslacionales (NCATS). Órganos como el cerebro, el corazón y los pulmones pronto podrían reproducirse y probarse utilizando estos sistemas de microfluidos.

“Si tuviera células madre y creara un corazón, hígado, pulmón y ovario, podría probar diez medicamentos diferentes en diez dosis diferentes y decir: ‘Aquí está el medicamento que lo ayudará con el Alzheimer, el Parkinson o la diabetes’. Woodruff dice. “Es la última medicina personalizada, un modelo de su cuerpo para las pruebas de drogas”.

La investigación se publica en Nature Communications.

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