Investigadores coreanos han desarrollado, con éxito, un chip biométrico que es capaz de simular los complejos mecanismos de defensa de la mucosa gástrica humana, lo que supone un gran salto adelante en la comprensión y el tratamiento de diversas enfermedades gastrointestinales, entre ellas el cáncer de estómago.
Y es que este pionero avance en ingeniería biomédica es el primer sistema microfisiológico del estómago humano -hsMPS, por sus siglas en inglés- que utiliza un sistema de defensa de la mucosa gástrica basado en la combinación de tecnologías de organoides y del mencionado MPS (micro-physiological system).
El equipo de investigación, liderado por Tae-Eun Park, del Departamento de Ingeniería Biomédica de la UNIST de Corea del Sur, y por Seong-Ho Kong, del Hospital Universitario de Seúl, se vio limitado por la capacidad de los orgaonides, los cuales imitan órganos humanos utilizando células madre. Estos, a pesar de que han demostrado potencial como modelos in vitro, carecen de la capacidad para reproducir la estimulación mecánica o las interacciones entre células que se dan en el cuerpo humano.
Las características funcionales de la barrera mucosa gástrica que desarrollan los organoides están habitualmente limitadas por la falta de estímulos fisiológicos
"Este estudio presenta el potencial de nuestro modelo para observar interacciones entre células epiteliales y células inmunitarias en chips infectados por Helicobacter pylori, lo que contribuye a una comprensión exhaustiva de la estabilidad de la barrera de la mucosa gástrica", explica Park.
Así, gracias al chip, se produce una maduración funcional de las células epiteliales gástricas que permite recrear una capa mucosa en forma de malla con alto nivel de péptidos protectores de la mucosa. Para ello, el flujo de fluidos del hsMPS potencia una interacción epitelio-mesénquima, algo innovador puesto que las características funcionales de la barrera mucosa gástrica que desarrollan los organoides están limitadas por la falta de estímulos fisiológicos.
De hecho, muchas enfermedades gástricas se atribuyen a la desregulación de la función fisiológica de la barrera mucosa gástrica debido a ciertos patógenos. Es el caso del Helicobacter pylori citado antes por Park, y contra el que los mecanismos de gastroprotección de hsMPS han demostrado tener éxito de una forma que no se había visto nunca antes.
La supresión del péptido de la mucosa gástrica provocó reacciones inflamatorias más graves
Los investigadores observaron que un péptido de la mucosa gástrica conocido como TFF1 formaba estructuras similares a mosaicos dentro de grupos infectados con Helicobacter pylori, creando una barrera protectora esencial para establecer un sistema de defensa eficaz contra infecciones externas. Sin embargo, la supresión del péptido de la mucosa gástrica provocó reacciones inflamatorias más graves.
Además, señala el estudio, esta innovadora tecnología de microchips tiene el potencial suficiente para reducir la dependencia de la experimentación animal, del mismo modo que aporta “valiosos conocimientos” sobre los complejos procesos fisiológicos del estómago humano.
“Los avances pioneros en hsMPS abren nuevas vías para estudiar las interacciones entre órganos y microbios, para desarrollar estrategias terapéuticas contra las infecciones gástricas y para conocer en profundidad las enfermedades gastrointestinales”, concluye la UNIST.