Un “órgano en un chip” para estudiar el veneno de las serpientes
Un modelo 3D que imita una red de vasos sanguíneos permitirá ver exactamente cómo ataca el veneno de las serpiente al sistema cardiovascular, sin necesidad de utilizar animales de laboratorio.
Por el Naturalis Biodiversity Center
Alrededor de 100.000 personas mueren anualmente por los efectos de una mordedura de serpiente. Imagen generada con DALL-E
Un modelo tridimensional de vasos sanguíneos cultivados en laboratorio permitirá ver exactamente cómo el veneno de las serpientes ataca a los vasos sanguíneos, sin necesidad de utilizar animales de laboratorio. Este nuevo modelo de investigación, llamado órgano en un chip, ha sido concebido y desarrollado por un equipo de investigación de la Universidad Libre de Ámsterdam, MIMETAS y el Centro de Biodiversidad Naturalis.
Las mordeduras de serpiente son una crisis humanitaria que afecta a millones de personas cada año, pero que rara vez aparece en las noticias. Se calcula que entre 80.000 y 140.000 personas mueren cada año por mordeduras de serpientes venenosas. Otras 400.000 sobreviven pero quedan ciegas o pierden una mano, un pie o una pierna a consecuencia de una mordedura. Por ello, resulta necesario investigar cómo actúa la ponzoña de las serpientes a nivel sanguíneo para llegar a una solución terapéutica, pero esta empresa sigue siendo difícil de aterrizar.
El veneno de serpiente puede tener varios efectos en los vasos sanguíneos en función de la especie de ofidio y del tipo de veneno que produzca. Algunas toxinas tienen efectos citotóxicos, y destruyen directamente las células de los vasos sanguíneos y otros tejidos circundantes, lo que puede llevar a necrosis o muerte del tejido. Algunos venenos, como los de las víboras, contienen enzimas que destruyen las células sanguíneas y los tejidos circundantes. Esto puede causar hemólisis —destrucción de glóbulos rojos— y afectar la coagulación sanguínea.
Imagen de un órgano en un chip de vasos sanguíneos. Crédito: MIMETAS
Por otro lado, algunos venenos inducen una coagulación sanguínea descontrolada dentro de los vasos sanguíneos, lo que lleva a la formación de coágulos y a la reducción de los factores de coagulación que pueden desembocar en hemorragias internas. También pueden destruir los tejidos musculares que rodean los vasos sanguíneos, lo que puede llevar a la liberación de mioglobina en la sangre y causar daño renal. Y a veces, La exposición a la ponzoña puede desencadenar respuestas inmunitarias exageradas, lo que genera inflamación y daño vascular. Pero estos son solo algunos de los síntomas nefastos de la mordedura de una serpiente.
Un órgano en un chip para el estudio de las ponzoñas.
Ahora, el citado equipo de investigación ha demostrado por primera vez que el veneno de serpiente puede examinarse en una red tridimensional de vasos sanguíneos fabricada de forma artificial en lo que se conoce como un órgano en un chip. Se trata de una tecnología avanzada que utiliza microchips para replicar la estructura y función de órganos humanos en un entorno de laboratorio. Estos dispositivos miniaturizados combinan la ingeniería y la biología para crear modelos tridimensionales de tejidos vivos que simulan de manera realista el comportamiento fisiológico de los órganos humanos.
Los órganos en chip representan una revolución en la investigación biomédica y proporcionan una herramienta poderosa para el estudio de la fisiología humana y el desarrollo de nuevas terapias con mayor precisión y eficiencia.
Este nuevo enfoque de reproducción artificial de vasos sanguíneos en 3D mejora los métodos de investigación tradicionales, como el uso de animales de laboratorio o los cultivos celulares, al imitar los capilares y venas humanos. “La ventaja de este modelo de vaso sanguíneo para la investigación del veneno es que tiene en cuenta varia particularidades a las que se enfrenta el cuerpo— explica el experto en venenos y primer autor del estudio Mátyás Bittenbinder, de la Universidad de Ámsterdam y Naturalis. Y añade—: Hablamos, por ejemplo, de cómo discurre el flujo sanguíneo o cómo se construye un vaso sanguíneo”.
El modelo de vaso sanguíneo en 3D, denominado OrganoReady® Blood Vessel HUVEC de MIMETAS, contribuye así a comprender mejor los efectos nocivos del veneno de serpiente en los vasos sanguíneos y el resto del organismo. “El modelo proporciona una visión precisa de cómo las toxinas atacan los vasos sanguíneos. Este conocimiento nos ayudará a desarrollar mejores métodos para tratar las mordeduras de serpiente, al tiempo que reducirá la necesidad de realizar estudios en ratones", afirma Bittenbinder.
El veneno de la víbora de alfombra de África occidental (Echis ocellatus) es uno de las cuatro ponzoñas utilizadas para probar el efecto del nuevo modelo de vasos sanguíneos en 3D. Crédito: Wolfgang Wuster
El funcionamiento del modelo de vaso sanguíneo se probó con el veneno de una cobra india (Naja naja), una víbora de alfombra de África Occidental (Echis ocellatus), un krait con muchas bandas de Taiwán (Bungarus multicinctus) y una cobra escupidora de Mozambique (Naja mossambica). La mordedura de una serpiente venenosa suele provocar hemorragias internas graves. Esto se debe a que el veneno ataca al sistema circulatorio, destruyendo los vasos sanguíneos y causando coágulos de sangre, como ya se ha mencionado.
En todo el mundo, los científicos buscan una solución. “Si comprendemos mejor qué sustancias contiene el veneno de las serpientes, también sabremos mejor cómo neutralizar las toxinas”, explica Bittenbinder. ◾️
Información facilitada por Naturalis Biodiversity Center | Museum and research in Leiden -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: Bittenbinder, M.A., Bonanini, F., Kurek, D. et al. Using organ-on-a-chip technology to study haemorrahagic activities of snake venoms on endothelial tubules. Scientific Reports (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-60282-5
