Un múscul en un xip

Investigadors del Institut de Bioenginyeria de Catalunya (Ibec) han creat un bioreactor o petit laboratori que reprodueix en miniatura el comportament de les cèl·lules musculars d’un pacient i permet provar-hi l’efectivitat dels fàrmacs per tractar malalties. Les cèl·lules col·locades al seu interior creixen, s’alimenten i responen als medicaments com si estiguessin al cos humà. I tot això en un únic centímetre quadrat.

    L’equip s’ha consagrat a l’estudi de la distròfia muscular miotònica, una malaltia que pot ser invalidant, encara que teòricament el bioreactor podria utilitzar-se per a un gran ventall de malalties musculars. Col·legues internacionals ja han creat alguns models similars per analitzar teixits pulmonars o de l’estómac, entre altres.

Javier Ramón, cap de l’equip de l’Ibec, explica que aquests bioreactors permeten provar fàrmacs de forma eficaç –els teixits s’han obtingut a partir de cèl·lules del pacient– sense necessitat d’utilitzar animals de laboratori i sense témer hipotètics efectes adversos en persones reals. Tot plegat, a més a més, amb rapidesa i manejabilitat. «La investigació de medicaments és un procés llarg i molt costós», recorda Ramón.

   

 La primera fase del treball consisteix a practicar una biòpsia a la pell del pacient per extreure’n fibroblastos (cèl·lules del teixit convectiu). A continuació es reprogramen mitjançant la modificació d’un gen i es converteixen en cèl·lules precursores de múscul (mioblastos). «Després, quan els donem un fàrmac específic, fan el canvi a cèl·lules musculars», afegeix.

 Una vegada el teixit s’integra en el bioreactor, els investigadors han de mantenir-lo. S’hi addiciona, per exemple, glucosa i proteïnes de sèrum, així com oxigen i CO2. Al tractar-se d’un dispositiu aïllat de l’exterior, tots els nutrients i els fàrmacs que han de ser validats s’hi introdueixen mitjançant uns miniconductes o canals de microfluídica dissenyats pel mateix Ibec. 

El bioreactor compta també amb una bastimentada de gelatina i cel·lulosa per afavorir que les cèl·lules s’ancorin i s’acumulin en tres dimensions. Aquest detall és essencial perquè, contràriament, es mantindrien en un cultiu pla i no reproduirien la realitat del múscul, diu Ramón: «Necessitem un ambient el màxim de semblant al que trobarien al cos. Que puguin créixer i ser funcionals». El material és biodegradable, és a dir, les estructures desapareixen al cap de pocs dies. Si tot funciona amb normalitat, les cèl·lules comencen a créixer, a fusionar-se i al final formen els característics miotubs musculars, «cèl·lules llargues que són les que tenen l’activitat contràctil».

El dispositiu, finalment, té uns elèctrodes que apliquen un camp elèctric i permeten observar com es contrauen i expandeixen els teixits. «Les cèl·lules musculars no es mouen per si mateixes, necessiten uns elèctrodes a sota», diu. En certa manera, el que fan els científics és reproduir allò que al cos humà farien les neurones. 

DETERMINAR LA RESPOSTA

Notícies relacionades

Si les dones representen el 42% de la comunitat científica espanyola per què apareixen tan poc en els mitjans de comunicació?

Científics troben la «cura a un cor trencat»: pegats de cèl·lules mare per tractar insuficiències cardíaques

Per determinar com responen les cèl·lules als fàrmacs i altres condicionants externs, l’objectiu és crear una sèrie de biosensors que mesuraran metabòlits que se segreguen, proteïnes clau com les interleucines i les citocines, «que són indicadores de la salut del múscul». «Això ens proporcionarà informació essencial per a l’anàlisi», insisteix Ramón. 

El projecte, anomenat Muscleon-a-Xip, ha comptat per al seu desenvolupament amb el suport de la Fundació La Caixa. Aquest any s’ha presentat a la plataforma Giving Tuesday, on estarà actiu fins al 31 de desembre vinent amb la finalitat de recaptar els 25.000 euros que s’estima que costaran les últimes fases del projecte.