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Pruebas de toxicidad en la placenta y el embrión

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Los medicamentos deben ser seguros no sólo para los pacientes; en el caso de las pacientes embarazadas, los medicamentos también deben ser seguros para los niños no nacidos que aún están en el útero. Por ello, en una fase temprana del desarrollo de nuevos medicamentos, las sustancias candidatas se prueban en la placa de Petri en células madre embrionarias de líneas celulares de ratón.

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Así se evita que un efecto perjudicial para el embrión sólo se note en una fase posterior durante las pruebas con ratones preñados. Sin embargo, estas pruebas de cultivo celular son una versión muy simplificada de lo que ocurre en el útero. Los investigadores sólo tienen que añadir el material de prueba a un cultivo de células madre embrionarias en una placa de Petri, y pueden identificar las sustancias que tienen un efecto adverso directo en las células embrionarias.

En cambio, en el cuerpo de una mujer embarazada, los ingredientes farmacéuticos activos pueden ser modificados por el metabolismo de la madre y entrar en el torrente sanguíneo del embrión a través de la placenta. Además, las pruebas estándar de cultivo celular no pueden detectar las sustancias que tienen efectos indirectos en el embrión, por ejemplo, al interferir en el funcionamiento de la placenta o generar respuestas de estrés.

Investigadores del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas de la ETH de Zúrich, en Basilea, han ideado ahora una prueba de laboratorio que incorpora el papel de la placenta en las evaluaciones de embriotoxicidad. Para ello, Julia Boos, estudiante de doctorado del grupo del profesor de la ETH Andreas Hierlemann, y sus colegas han desarrollado un nuevo chip. Este chip contiene varios compartimentos, todos ellos interconectados por canales en miniatura. En este chip, los científicos combinaron células placentarias humanas extraídas de líneas celulares con esferoides de microtejidos derivados de líneas de células madre embrionarias de ratón, conocidos como "cuerpos embrionarios", que reflejan el desarrollo temprano del embrión. Las sustancias de prueba se encuentran primero con una capa de células placentarias, que tienen que atravesar antes de llegar a las células embrionarias, reproduciendo así la situación en el útero.

Por cierto, estos experimentos no producen embriones viables. Las células embrionarias de las líneas celulares sólo experimentan los primeros pasos del desarrollo embrionario durante un periodo de diez días.

Para demostrar el funcionamiento de la nueva prueba, los investigadores utilizaron micropartículas que no dañaban los cuerpos embrionarios si entraban en contacto directo. Sin embargo, con la nueva prueba, que también incluye células de la placenta, los científicos observaron un posible efecto adverso indirecto. Aunque las células de la placenta consiguieron retener las micropartículas, lo que significa que las partículas no llegaron a las células embrionarias, las células de la placenta mostraron una respuesta de estrés detectable.

Ahora los investigadores quieren seguir desarrollando su sistema con materiales plásticos más adecuados. También es posible utilizar líneas de células madre humanas, en lugar de células de ratón, para formar cuerpos embrionarios en el futuro. "Hay diferencias significativas entre los animales de laboratorio y los seres humanos, sobre todo en lo que respecta al desarrollo embrionario y a los procesos que tienen lugar en la placenta", dice Boos, y continúa: "De todos los órganos, la placenta es donde las diferencias entre las especies son más pronunciadas"

El grupo pretende crear una nueva prueba que también sea fácil de usar para la industria farmacéutica. Poder detectar -y eliminar- las sustancias perjudiciales para el embrión en una fase temprana del desarrollo de un fármaco significa que posteriormente se probarán menos sustancias en animales en estudios in vivo.