Cómo un microchip podría acelerar el desarrollo de tratamientos contra el Alzheimer: “Se parece a la barrera del cerebro”

Un microchip del tamaño de un sello que emula el funcionamiento del cerebro humano podría transformar el desarrollo de tratamientos para enfermedades neurológicas, como el Alzheimer, conforme recogen un artículo de Horizon, la revista de investigación e innovación de la Unión Europea. Un equipo de científicos del Laboratorio Internacional Ibérico de Nanotecnología (INL) en Braga (Portugal) ha creado un microchip que simula las funciones del cerebro. Este avance, desarrollado como parte del proyecto BrainChip4MED, promete superar los desafíos que enfrentan los tratamientos actuales para trastornos como el Alzheimer.

El proyecto, financiado por la Unión Europea y que concluyó en febrero de 2024, se centró en diseñar un dispositivo que permita probar medicamentos de manera más eficiente y económica. Este microchip, del tamaño de una miniatura, combina química, biología e ingeniería para replicar las funciones cerebrales y analizar en tiempo real la eficacia de nuevos tratamientos. La tecnología, conocida como microfluídica, utiliza microcanales que permiten el análisis simultáneo de múltiples muestras con cantidades mínimas de producto, reduciendo significativamente los costos de las pruebas.

Uno de los principales obstáculos en el desarrollo de medicamentos para enfermedades neurológicas es la barrera hematoencefálica, una membrana que protege al cerebro de sustancias dañinas presentes en la sangre. Esta barrera, aunque esencial para la protección del órgano, dificulta que los medicamentos lleguen a su objetivo. Según detalla en el artículo Raquel Rodrigues, ingeniera química y biológica del INL, “solo hay cuatro medicamentos disponibles comercialmente para el Alzheimer, y ninguno de ellos realmente trata la enfermedad, solo trabajan en los síntomas”, y esto se debe a que “las compañías farmacéuticas necesitan invertir grandes cantidades de fondos en medicamentos que no están seguros de que pasarán la barrera hematoencefálica. Así que no lo hacen”.

El alto precio y la incertidumbre sobre la capacidad de los medicamentos para atravesar esta barrera han desalentado a las compañías farmacéuticas de invertir en tratamientos innovadores. Sin embargo, chip desarrollado por el INL ofrece una solución. Este dispositivo permite recrear la barrera hematoencefálica utilizando biomembranas que imitan con mayor precisión las características de la barrera humana, a diferencia de otros dispositivos que emplean materiales poliméricos. De este modo, se abaratarían los costes del desarrollo de medicamentos.

Rodrigues explica que se trata de un sistema diferente y pionero que cambia el modo de investiar: “Usamos una biomembrana que se asemeja más a la barrera de nuestro cerebro. Otros dispositivos utilizan barreras físicas, hechas de componentes poliméricos. Creemos que uno biológico es superior”. Con este nuevo y mejorado cerebro en un chip, los investigadores podrán inyectar medicamentos en desarrollo en el chip para monitorear sus efectos y ver qué tan bien puede penetrar en el cerebro.

El objetivo, recoge Horizon, es cambiar la forma en que se desarrollan este tipo de medicamentos. Hoy en día, este tipo de pruebas se lleva a cabo principalmente en animales, pero eso conlleva una serie de desventajas éticas y prácticas. Estos microchips de órganos en un chip ofrecen una alternativa potencial a las pruebas tradicionales con animales. “El cerebro de un animal es diferente del cerebro de un humano”, dijo Rodrigues. “Es por eso que muchos medicamentos en desarrollo fracasan. La experimentación con animales no necesariamente se reproduce para los humanos”.

A pesar de los avances logrados, el cerebro en un chip aún no está listo para su uso generalizado, indica Manuel Bañobre-López, líder del Grupo de Investigación en Nanomedicina del INL. El prototipo requiere refinamientos adicionales y deberá someterse a rigurosas pruebas antes de ser utilizado en el desarrollo de medicamentos para pacientes humanos. Este proceso podría tomar varios años. Sin embargo, los investigadores son optimistas sobre el impacto que esta tecnología podría tener en el futuro.