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

Els pares sí que tenen un fill favorit, segons un nou estudi

Reduir un 25% el trànsit a Barcelona permetria evitar més de 200 morts per contaminació a l’any

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.