es.3b-international.com
Airway muscle-on-a-chip 'simula asma en humanos'
Investigadores de la Universidad de Harvard en Cambridge, MA, han desarrollado un modelo que dicen que simula con precisión la contracción muscular en la vía aérea humana, proporcionando una herramienta para probar nuevos medicamentos para tratar el asma.
Los investigadores dicen que el músculo en un chip de las vías respiratorias efectivamente imita la contracción muscular en la vía aérea humana, ofreciendo una herramienta para probar nuevos medicamentos para tratar el asma.
Crédito de la imagen: Wyss Institute y Harvard SEAS
El equipo de investigación, dirigido por Alexander Peyton Nesmith, un estudiante de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard, publica los detalles de su creación en la revista Laboratorio en un chip.
El asma afecta a más de 300 millones de personas en todo el mundo y es responsable de alrededor de 250,000 muertes cada año. También es una de las principales causas de visitas a la sala de emergencia y hospitalización entre los niños.
Hay una serie de medicamentos que pueden ayudar a los asmáticos a controlar su condición, como los corticosteroides inhalados y los agonistas beta. Pero según los investigadores, muchos de estos medicamentos tienen más de 50 años. En los últimos 30 años, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) solo aprobó dos medicamentos nuevos para tratar el asma.
"Desafortunadamente, muchos pacientes siguen siendo resistentes a estos tratamientos y tienen un mayor riesgo de exacerbación", dicen los investigadores. "Esto sugiere una necesidad emergente de acelerar el proceso de descubrimiento y validación de drogas en las vías respiratorias".
Nesmith y su equipo señalan, sin embargo, que encontrar nuevos tratamientos para el asma es un desafío. Los nuevos fármacos candidatos generalmente se prueban en modelos animales, pero estos modelos pueden no imitar las respuestas humanas, por lo que a menudo los medicamentos fracasan en los ensayos clínicos. Además, debido a que la enfermedad es específica de cada paciente, los tratamientos que funcionan para un individuo pueden no funcionar necesariamente para otro.
"Por lo tanto", dicen los investigadores, "buscamos desarrollar un modelo robusto, funcional y relevante para el ser humano que se pueda utilizar para evaluar nuevas terapias contra el asma".
Una "forma simple, confiable y directa" para medir la respuesta humana a los desencadenantes del asma
La vía aérea humana está formada por capas de músculo liso que se contraen y se relajan para disminuir y luego aumentar su diámetro.
Datos rápidos sobre el asma en los EE. UU.
- El asma afecta a 1 de cada 12 personas en los EE. UU.
- En 2008, más del 50% de las personas con asma tuvieron un ataque de asma
- Entre 2008 y 2010, la prevalencia de asma fue más alta entre los niños que entre los adultos.
Aprenda más sobre el asma
El equipo construyó lo que describen como un "chip muscular de las vías respiratorias" montado sobre un sustrato de vidrio.
El chip está formado por películas delgadas musculares lisas bronquiales humanas (bMTF). Estos consisten en una capa inferior de polimetilsiloxano polimérico elástico (PDMS) y una capa superior de músculo liso bronquial diseñado. "Cuando la capa muscular se contrae, el bMTF se dobla, reduciendo el radio de curvatura del tejido", explican los investigadores.
Para probar la efectividad del modelo, introdujeron una proteína llamada interleucina-13 (IL-13), que se encuentra comúnmente en las vías respiratorias de pacientes con asma. Se sabe que desencadena la respuesta del músculo liso a los alérgenos. El equipo luego agregó un neurotransmisor llamado acetilcolina, que causa la contracción del músculo liso, para inducir una respuesta alérgica.
Descubrieron que altas dosis de acetilcolina causaban que el músculo de las vías respiratorias en el chip se hipercontrae. Cuando el equipo introdujo agonistas beta en el chip, que se usa en los inhaladores para reducir la inflamación de las vías respiratorias, el músculo de las vías respiratorias se relajó.
Los investigadores observan que fueron capaces de medir el estrés contráctil del tejido muscular en respuesta a diferentes dosis de medicamentos. "Nuestro chip ofrece una manera simple, confiable y directa de medir las respuestas humanas a un desencadenante del asma", dice Nesmith.
Investigando las respuestas celulares y de proteínas a IL-13
Según los investigadores, el engrosamiento del músculo liso bronquial en la pared de las vías respiratorias es una característica estructural del asma, lo que hace que las vías respiratorias se estrechen. Utilizando el chip muscular de las vías respiratorias, el equipo quería ver si la IL-13 inducía dicha respuesta a nivel celular.
Descubrieron que la IL-13 causaba una ampliación de las células del músculo liso y, además, modificaba la organización de las fibras de actina en estas células, componentes celulares que desempeñan un papel en la contracción muscular.
Luego, el equipo quiso ver cómo IL-13 modificó la expresión de las proteínas RhoA. Investigaciones anteriores han indicado que estas proteínas están involucradas en la regulación de la contracción del músculo liso bronquial, pero el mecanismo subyacente no ha sido claro.
Después de introducir un fármaco que se dirige a la vía RhoA, llamada HA1077, los investigadores descubrieron que hacía que el tejido del chip expuesto a IL-13 fuera menos sensible a los desencadenantes del asma. "Este resultado indica que HA1077 disminuye el tono basal de nuestro tejido muscular liso bronquial diseñado y evita la hipercontracción", explica el equipo.
La investigación adicional reveló que el HA1077 combinado con un fármaco para el asma ya existente, el isoproterenol, era más efectivo para reducir la respuesta a los desencadenantes del asma que el isoproterenol solo. Esto significa que el chip muscular de las vías respiratorias ya se ha mostrado prometedor para identificar un posible nuevo tratamiento para el asma.
Comentando sobre la creación del equipo, Donald Ingber, profesor o bioingeniería de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard y director fundador del Instituto Wyss de la universidad, dice:
"El asma es una de las principales razones de los viajes a la sala de emergencias, en particular para los niños, y un gran segmento de la población asmática no responde a los tratamientos actualmente disponibles.
El muscle-on-a-chip de las vías respiratorias proporciona una nueva e importante herramienta para descubrir nuevos agentes terapéuticos ".
Noticias médicas hoy recientemente informó sobre un estudio que detalla la creación de una nariz electrónica que los investigadores dicen que puede detectar los subtipos de asma en los niños.
Inhibidores de COX-2 relacionados con un mayor riesgo de muerte por apoplejía
Un nuevo estudio publicado en la revista Neurology revela que algunos medicamentos recetados comúnmente para la artritis y el dolor pueden aumentar el riesgo de morir de un ataque cerebral. Además de estar asociado con un mayor riesgo de muerte por accidente cerebrovascular, los inhibidores de la COX-2 también se han relacionado con un mayor riesgo de ataques cardíacos e insuficiencia cardíaca.
Puede sonar extraño, pero nuevas investigaciones sugieren que los pacientes pueden tomar las decisiones más informadas sobre si se debe o no implantar un marcapasos de forma permanente "probando" primero los dispositivos. El procedimiento de "prueba de manejo" que el equipo de la Universidad de Iowa ha desarrollado implica que el paciente use el marcapasos fuera de la piel antes de tomar la decisión de si se debe implantar de forma permanente.
