Crean un modelo de intestino humano dentro de un chip para descubrir las causas de una enfermedad

Investigadores han desarrollado un modelo de intestino humano en un chip que reproduce características clave de la enfermedad inflamatoria intestinal (IBD) y permite identificar mecanismos biológicos inesperados implicados en el desarrollo de esta patología.

El avance, publicado en la revista ‘Nature Biomedical Engineering’, abre nuevas posibilidades para estudiar, en condiciones controladas y con mayor precisión, los procesos que originan la inflamación crónica, el daño tisular y la fibrosis en estos pacientes.

La enfermedad inflamatoria intestinal incluye a la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa y afecta a millones de personas en todo el mundo. Su tratamiento eficaz sigue siendo un reto, en parte porque los modelos animales empleados hasta ahora no logran reproducir la complejidad de las respuestas inmunológicas y tisulares humanas. Esta limitación dejó preguntas sin respuesta sobre los factores que desencadenan la inflamación y el daño crónico en el intestino.

Un desafío sin resolver: la complejidad de la IBD

Para superar estos obstáculos, el equipo de investigación creó chips de colon utilizando células extraídas de regiones inflamadas y sanas del intestino de los mismos pacientes con IBD. Estos chips combinan células epiteliales intestinales y fibroblastos estromales en un sistema microfluídico capaz de simular el flujo sanguíneo, el movimiento de fluidos intestinales y la contracción rítmica característica del intestino humano.

El resultado es un modelo vivo que permite monitorizar en tiempo real la inflamación, el deterioro de la barrera intestinal y la remodelación tisular bajo condiciones experimentales controladas.

El desarrollo del chip

El modelo reveló que los fibroblastos presentes en el estroma intestinal no solo cumplen funciones estructurales, sino que actúan como impulsores activos de la enfermedad. La presencia de fibroblastos derivados de tejidos inflamados indujo comportamientos patológicos en células epiteliales sanas, como la ruptura de la barrera y la aparición de inflamación.

Según los autores, estos resultados demuestran que los fibroblastos enfermos pueden provocar que células sanas adopten características típicas de la IBD. Además, el estiramiento mecánico del tejido, que simula el movimiento intestinal, intensificó la inflamación y la fibrosis, lo que sugiere que el propio movimiento del intestino influye en la gravedad del cuadro clínico.

El sistema también permitió observar el comportamiento de las células inmunitarias, que mostraron una mayor migración hacia el tejido epitelial en los chips enfermos, replicando lo que ocurre en los pacientes.

Los fibroblastos: impulsores activos de la enfermedad

Los investigadores exploraron el efecto de las hormonas del embarazo sobre la evolución de la IBD. Al introducir concentraciones hormonales equivalentes al primer trimestre en el modelo, detectaron un aumento notable de la inflamación y la fibrosis en los chips con IBD, pero no en los chips sanos. Este hallazgo ofrece una explicación biológica a la exacerbación de los síntomas en algunas mujeres embarazadas con enfermedad inflamatoria intestinal.

El papel de las hormonas del embarazo en la progresión de la IBD

El modelo también permitió analizar el desarrollo temprano de cáncer. Al exponer los chips a un carcinógeno, los investigadores detectaron una mayor tasa de mutaciones, alteraciones cromosómicas y activación de vías relacionadas con el cáncer en los chips derivados de pacientes con IBD.

Los fibroblastos asociados a la enfermedad amplificaron estas señales precoces de cáncer en células epiteliales, lo que estableció una relación directa entre el comportamiento de las células del estroma y la iniciación tumoral en tejido inflamado.

“Los fibroblastos de IBD inducen la expresión del marcador temprano de cáncer colorrectal (CEACAM5) en células epiteliales sanas expuestas al carcinógeno”, explicaron los autores, lo que sugiere que la fibrosis y la señalización inflamatoria pueden contribuir activamente al riesgo de cáncer en el intestino.

Este modelo de intestino humano en un chip representa una herramienta para estudiar enfermedades complejas como la IBD y para probar terapias en un sistema que reproduce el entorno humano. La tecnología podría acelerar la comprensión de los procesos biológicos subyacentes y el desarrollo de tratamientos más efectivos y personalizados para los pacientes con enfermedades inflamatorias intestinales.