Plataforma órgano-en-un-chip ayuda a diseñar estrategia para tratar complicaciones severas de la COVID-19

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Se sabe que, en algunos pacientes con COVID-19, ocurren tormentas de citoquinas, al igual que con otras enfermedades. Ocurren cuando el cuerpo libera una gran cantidad de proteínas señalizadoras llamadas citoquinas en la sangre. Demasiadas citoquinas hacen que el sistema inmunitario se sobrecargue y provoque complicaciones vasculares, insuficiencia multiorgánica e incluso la muerte. Uno de los mayores desafíos para los médicos durante la pandemia de COVID-19 ha sido comprender por qué algunas personas infectadas por el virus SARS-CoV-2 experimentan tormentas de citoquinas, mientras que otras no. Usando su novedosa plataforma de órgano-en-un-chip, los investigadores identificaron una molécula con el potencial de combatir las tormentas de citoquinas, una de las complicaciones más graves de las infecciones por COVID-19.

El equipo de investigación de la Universidad de Toronto (Ontario, Canadá), aprovechó su experiencia en tecnología de órganos-en-un-chip para identificar la molécula, un nuevo péptido antiinflamatorio, llamado QHREDGS, que no actúa directamente sobre el virus. En cambio, funciona para prevenir la tormenta de citoquinas, una reacción inmunitaria potencialmente mortal. El equipo está compuesto por expertos en el cultivo de tejido cardíaco funcional fuera del cuerpo humano. Estos tejidos cultivados en el laboratorio permiten a los investigadores modelar enfermedades y comprender cómo las mutaciones genéticas en los tejidos cardíacos pueden causar insuficiencias cardíacas.

El equipo de investigación había llevado a cabo recientemente un estudio utilizando una plataforma de tejido modelo específica conocida como vasculatura integrada para evaluar eventos dinámicos (InVADE). Usando la plataforma InVADE, infectaron un vaso sanguíneo perfundible microfabricado en un chip con SARS-CoV-2 para comprender cómo el virus desencadena la inflamación y la disfunción vascular. También evaluaron cinco compuestos con propiedades antiinflamatorias que habían sido probados previamente por médicos para ver si alguno de ellos parecía prometedor para prevenir la tormenta de citoquinas.

QHREDGS es un péptido que anteriormente se había descubierto que mejoraba el metabolismo de los cardiomiocitos y aumentaba la supervivencia de las células endoteliales. En el estudio, los investigadores encontraron que mejoró las funciones vasculares y reparó los efectos nocivos del SARS-CoV-2. Por ejemplo, la función de una estructura vascular conocida como barrera endotelial mejoró en un 62 % en comparación con las células endoteliales sin el péptido y la secreción de algunas moléculas de tormenta de citoquinas disminuyó entre 1.000 y 10.000 veces.

Los investigadores utilizan la plataforma InVADE para muchas otras investigaciones, incluido un estudio que explora por qué el cáncer rara vez se encuentra en el corazón. El equipo también utiliza el sistema vasculatura-en-un-chip para comprender mejor las causas de la miocarditis que se ha observado en pacientes con COVID-19, así como en algunas personas que han sido vacunadas contra la enfermedad. Actualmente, el equipo colabora con otros médicos e investigadores para encontrar marcadores biomoleculares únicos asociados con la miocarditis. Los investigadores esperan que este tipo de sistema de órgano-en-un-chip les permita predecir y responder mejor a futuros eventos de salud pública.

“Durante la pandemia, reutilizamos nuestras plataformas de tejido cardíaco para comprender cómo el virus SARS-CoV-2 puede causar disfunción vascular”, dijo Rick Lu, candidato a doctorado. “La disfunción vascular puede permitir que el SARS-CoV-2 penetre en los órganos de una persona, como el corazón, el hígado y el intestino. Al mejorar la función vascular y reducir la inflamación en el cuerpo, esperamos prevenir el tipo de falla orgánica que se ha visto en pacientes con COVID-19”.

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Universidad de Toronto