Científicos de Harvard diseñan una 'vagina en un chip': cómo funciona y para qué sirve

El doctor en Biología de la Universidad de Harvard, Donald E. Ingber, utiliza piezas flexibles de silicona talladas con canales diminutos, cultiva tejidos capaces de imitar las complejas interacciones físicas entre células y fluidos y crea, así, modelos tridimensionales de órganos maleables. Su última creación ha sido 'una vagina en un chip' que permite estudiar los efectos de la microbiota en la salud vaginal.

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En la última década, antes de desarrollar este 'chip vaginal', el bioingeniero ya había fabricado más de 15 de estos chips de órganos, incluidos los que simulan pulmones, hígados, intestinos y piel.

El 'Vagina Chip' se ha desarrollado con fondos de la Fundación Bill y Melinda Gates, con el objetivo de crear un tratamiento bioterapéutico para la vaginosis bacteriana y trasladarlo a ensayos clínicos en humanos para disminuir las infecciones del tracto reproductivo, las complicaciones prenatales y las tasas de mortalidad infantil.

Este pequeño dispositivo, que contiene células humanas vivas, ha sido fabricado a partir de células vaginales donadas por dos mujeres y mide solo 1 pulgada (2,54 centímetros) de largo. Las células se recolectaron del revestimiento de la vagina y del tejido conectivo que corre debajo del revestimiento, según ha publicado The New York Times.

Ejemplo de "Organ Chip" desarrollado en el Instituto Wyss. Instituto Wyss de Harvard

Estos dos tipos de células se asientan a cada lado de una membrana permeable, que replica la estructura 3D de la pared vaginal. El modelo se cultivó dentro de chips de caucho de silicona del tamaño de un chicle, formando canales que respondían a las fluctuaciones de los niveles de estrógeno y de las bacterias.

El dispositivo replica el entorno celular que se encuentra dentro del canal vaginal. Esto ha permitido al doctor Ingber a y su equipo de investigadores estudiar un modelo humano de la microbiota vaginal y desarrollar nuevos tratamientos para la vaginosis bacteriana y otras afecciones que amenazan la salud de la mujer.

Según detalla el estudio, al agregar bacterias al dispositivo se puede estudiar cómo los diferentes microbios afectan la salud de la vagina, según reporta el estudio en la revista Microbiome. Además, este dispositivo les ha permitido probar cómo diferentes medicamentos y probióticos cambian la composición de la microbiota vaginal, la comunidad de microorganismos que viven dentro del canal. 

El equipo ahora está utilizando el 'vagina chip' para probar tratamientos nuevos y existentes para la vaginosis bacteriana a fin de identificar terapias efectivas que puedan avanzar a ensayos clínicos. También están trabajando en la integración de células inmunitarias en el chip para estudiar cómo la microbiota vaginal podría impulsar respuestas sistémicas del sistema inmunitario.

El futuro de la vaginosis bacteriana

“La microbiota vaginal desempeña un papel importante en la regulación de la salud y las enfermedades vaginales, y tiene un gran impacto en la salud prenatal. El 'vagina chip' humano ofrece una solución atractiva para estudiar las interacciones huésped-microbiota y acelerar el desarrollo de posibles tratamientos probióticos”, según asegura en un comunicado uno de los autores, Gautam Mahajan, y exinvestigador la Universidad de Harvard, en un comunicado.

Las alteraciones de la microbiota vaginal causan vaginosis bacteriana, que afecta a casi el 30% de las mujeres en edad reproductiva en todo el mundo y duplica el riesgo de muchas infecciones de transmisión sexual, incluido el VIH; además, aumenta el riesgo de parto prematuro en mujeres embarazadas, que es la segunda causa principal de muerte en recién nacidos.

Actualmente, la vaginosis bacteriana se trata con antibióticos, pero a menudo reaparece y puede provocar complicaciones más graves, como la enfermedad pélvica inflamatoria e incluso la infertilidad. "El 'vagina chip' ofrece una solución para estudiar las interacciones huésped-microbiota y acelerar el desarrollo de posibles tratamientos probióticos, que funcionan mediante la introducción de bacterias beneficiosas en la vagina", termina Mahajan.

El estudio financiado por la Fundación Gates utilizó el 'chip vaginal' para imitar cómo responde una vagina real a entornos bacterianos buenos y malos. Los investigadores demostraron que el tejido del interior del chip reaccionaba positivamente a un cóctel de lactobacilos, un tipo de bacteria que digiere azúcares y produce ácido láctico, creando un entorno ácido en el interior de la vagina humana que la protege de las infecciones.

Sin embargo, cuando se cultivó en el chip un tipo diferente de bacteria, asociada a las infecciones vaginales, sin la presencia de lactobacilo, la inflamación aumentó y las células se dañaron rápidamente. Esta reacción es similar a la que se produce cuando una persona contrae vaginosis bacteriana, una enfermedad en la que las bacterias nocivas se apoderan de la microbiota vaginal, disminuyen su acidez y a veces provocan picor y aumento del flujo.

Una esperanza para encontrar nuevos tratamientos para vaginosis bacteriana que en la actualidad suele tratarse con antibióticos, pero las tasas de recaída son elevadas. Si no se trata, la vaginosis bacteriana aumenta el riesgo de infecciones de transmisión sexual y cáncer de cuello uterino. En las mujeres embarazadas, puede aumentar el riesgo de parto prematuro o bajo peso al nacer.

Limitaciones del chip vaginal

Según declaraciones a The New York Times por la doctora Ahinoam Lev-Sagie, del Centro Médico Hadassah de Jerusalén, "la microbiota vaginal cambia sustancialmente en respuesta a la menstruación, las relaciones sexuales, las fluctuaciones hormonales y el uso de antibióticos. Además, en el estudio no se incluyeron otros tipos importantes de células vaginales, como las inmunitarias. La vida real es mucho más complicada que la vagina en un chip".

"Disponer de un modelo más sofisticado requerirá más estudios sobre cómo funciona exactamente la microbiota vaginal y cómo responde a las enfermedades", añadió la experta. "En la vagina, sabíamos que las bacterias son cruciales hace más de cien años. Investigamos durante muchos años, pero seguimos atrasados”, concluye Lev-Sagie.