Un microchip del tamaño de un sello que emula al cerebro humano podría acelerar los tratamientos para el alzhéimer

Hablar de encéfalos humanos en un chip puede parecer sacado de una película de ciencia ficción, evocando la imagen de un cíborg villano. Sin embargo, la doctora Raquel Rodrigues, ingeniera química y biológica del Laboratorio Ibérico Internacional de Nanotecnología (INL) en Braga, considera que este dispositivo podría ser crucial para desarrollar tratamientos más efectivos contra trastornos neurológicos graves, como el alzhéimer. «El cerebro es un órgano extremadamente complejo y enigmático», explicó Rodrigues. «Para comprender su funcionamiento, necesitamos componentes experimentales y una monitorización electrónica de las células».

Gracias a fondos de la UE, Rodrigues y su equipo en el INL desarrollaron un microchip que simula el cerebro, como parte del proyecto BrainChip4MED, que concluyó en febrero de 2024.

La investigación incluyó una estancia de 12 meses en el Hospital Brigham and Women’s de Harvard, pionero en el desarrollo de órganos en chips y biosensores. Este sofisticado dispositivo, similar a los chips de ordenadores o teléfonos inteligentes, es mucho más complejo.

El chip cerebral recrea el funcionamiento del cerebro y combina química, ingeniería y biología para crear un sistema de microbiosensores, permitiendo el cribado en tiempo real de nuevas nanoterapias. Utiliza microcanales, de entre decenas y cientos de micrómetros, que permiten el flujo de líquidos, facilitando el análisis de pequeñas cantidades de producto y reduciendo los costos de los ensayos.

Uno de los principales objetivos era desarrollar medicamentos capaces de atravesar la barrera hematoencefálica, una capa de células que protege el cerebro de toxinas y gérmenes, pero también dificulta la llegada de fármacos. Actualmente, solo cuatro medicamentos para el alzhéimer están disponibles, y ninguno trata la enfermedad en sí, solo sus síntomas.

Rodrigues explicó que la industria farmacéutica se muestra reticente a invertir en el desarrollo de fármacos sin garantías de que puedan atravesar esta barrera. Los fondos de la UE han permitido el desarrollo de este chip, que busca resolver este problema.

El equipo ha recreado la barrera hematoencefálica en el chip utilizando material bioorgánico, a diferencia de otros dispositivos que emplean barreras físicas de polímeros. Con este chip mejorado, los investigadores pueden inyectar medicamentos experimentales y analizar su efecto y capacidad de penetración en el cerebro, ofreciendo una alternativa a los ensayos en animales, que presentan problemas éticos y prácticos.

«El cerebro animal difiere del humano», afirmó Rodrigues, lo que explica por qué muchos medicamentos fracasan en humanos tras ensayos exitosos en animales. Los trastornos cerebrales son un gran desafío de salud, afectando a unos 165 millones de europeos y representando un costo anual de 800.000 millones de euros.

El INL, cofinanciado por Portugal, España, la UE y la industria, lidera este proyecto bajo la supervisión del doctor Manuel Bañobre López. Aunque el prototipo está listo, aún requiere perfeccionamiento y pruebas antes de su uso en humanos, un proceso que podría llevar años.

Pese a ello, los investigadores son optimistas. «Debemos combatir el alzhéimer, una de las enfermedades neurológicas más problemáticas a nivel mundial», concluyó Rodrigues. «Nuestra tecnología es un paso importante en esa dirección».

Este proyecto ha sido financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie (MSCA). Las opiniones expresadas no reflejan necesariamente las de la Comisión Europea.

Artículo publicado originalmente en Horizon, la revista de investigación e innovación de la Unión Europea.