El Dr. Don Ingber hace órganos para ganarse la vida. Utilizando piezas flexibles de silicona talladas con diminutos canales, desarrolla tejidos que pueden imitar las complejas interacciones físicas entre células y fluidos, creando modelos de órganos maleables y tridimensionales.
Durante la última década, el Dr. Ingber, un bioingeniero de Harvard, ha fabricado más de 15 de estos chips de órganos, incluidos los que simulan pulmones, hígados, intestinos y piel. Y ahora, como se describe en un artículo publicado el mes pasado, agregó un órgano mucho menos estudiado a la lista: la vagina.
La “vagina en un chip” se hizo a partir de células vaginales donadas por dos mujeres. El modelo creció dentro de chips de caucho de silicona del tamaño de un chicle, formando canales que respondían a los niveles fluctuantes de estrógeno y bacterias. El chip imitó con éxito las características clave del microbioma vaginal, las comunidades de bacterias que juegan un papel crucial en la salud del órgano, encontró el estudio.
El chip es más realista que otros modelos de laboratorio del órgano, dijo el Dr. Ingber: “Esto camina, habla, grazna como una vagina humana”.
Él y otros investigadores son optimistas de que la herramienta podría ofrecer una mejor manera de probar los tratamientos para la vaginosis bacteriana, una infección de microbios dañinos en la vagina que afecta aproximadamente al 30 por ciento de las mujeres cada año.
“Este es un gran desarrollo, este sistema”, dijo el Dr. Ahinoam Lev-Sagie, ginecólogo del Centro Médico Hadassah en Jerusalén que estudia el microbioma vaginal y no participó en el nuevo estudio. Debido a preocupaciones de seguridad, es difícil para investigadores como ella probar nuevos tratamientos para pacientes con infecciones recurrentes, dijo.
No es difícil encontrar mujeres dispuestas a donar muestras vaginales, dijo. “Pero cuando quieres explorar qué medicamentos pueden funcionar, es muy, muy difícil encontrar mujeres que estén dispuestas a participar en estos estudios”.
El estudio, que fue financiado por la Fundación Gates, utilizó el chip de la vagina para imitar cómo una vagina real responde a entornos bacterianos buenos y malos. Los investigadores demostraron que el tejido dentro del chip reaccionó positivamente a un cóctel de Lactobacilli, un tipo de bacteria que digiere azúcares y produce ácido láctico, creando un ambiente ácido dentro de la vagina humana que la protege de infecciones. Cuando un tipo diferente de bacteria, una asociada con infecciones vaginales, se cultivó en el chip sin Lactobacilli presente, la inflamación aumentó y las células se dañaron rápidamente.
Esa reacción es similar a lo que sucede cuando alguien contrae vaginosis bacteriana, una condición en la que las bacterias dañinas se apoderan del microbioma vaginal, disminuyendo su acidez y, a veces, causando picazón y aumento de la secreción.
Vaginosis bacteriana generalmente se trata con antibióticos, pero las tasas de recaída son altas. Cuando no se trata, la vaginosis bacteriana aumenta el riesgo de infecciones de transmisión sexual y cáncer de cuello uterino. En mujeres embarazadas, puede aumentar el riesgo de parto prematuro o bajo peso al nacer.
A pesar de estos riesgos, la vaginosis bacteriana, y la vagina misma, siguen sin estudiarse.
“Realmente no entendemos cómo estos procesos son desencadenados por bacterias en la vagina o, a menudo, incluso qué bacterias son responsables”, dijo Amanda Lewis, profesora de la Universidad de California en San Diego, que estudia el microbioma vaginal. “Como se puede imaginar, una comprensión tan cruda de un sistema fisiológico tan importante genera intervenciones crudas o ninguna”.
En 2019, el Dr. Lev-Sagie y otros investigadores en Israel publicaron los resultados del primer estudio del mundo trasplantes de microbioma vaginal. Transferieron secreciones ricas en bacterias de donantes con vaginas sanas a las vaginas de cinco mujeres que habían luchado contra la vaginosis bacteriana recurrente. Examinar las muestras para asegurarse de que fueran seguras y encontrar pacientes que estuvieran dispuestos a participar fue extremadamente difícil y tomó muchos años.
Otros modelos, en animales o en el laboratorio, no son entornos efectivos para probar el microbioma vaginal. Mientras que las vaginas de los seres humanos sanos se componen de alrededor del 70 por ciento de lactobacilos, en otros mamíferos los lactobacilos rara vez constituyen más del 1 por ciento del microbioma vaginal. Y cuando las células vaginales se mezclan con bacterias en una placa de Petri plana, las bacterias toman el control rápidamente y matan las células.
Similar los inconvenientes obstaculizan el desarrollo de muchos medicamentos, razón por la cual los chips de órganos son tan prometedores, dijo el Dr. Ingber, quien posee una patente para el diseño del chip de silicona y fundó una empresa que los fabrica y los prueba.
“Ha habido una búsqueda de mejores modelos in vitro que realmente imiten la complejidad fisiológica, la complejidad estructural de los tejidos”, dijo. “Y eso es lo que hemos hecho con los chips de órganos”.
En otro papel publicado esta semana, el grupo del Dr. Ingber mostró que un chip de órgano del hígado era de siete a ocho veces mejor para predecir las respuestas humanas a 27 medicamentos que los modelos animales.
Pero el chip de la vagina tiene limitaciones, dijeron los científicos.
El Dr. Lev-Sagie del Centro Médico Hadassah en Jerusalén señaló que el microbioma vaginal cambia sustancialmente en respuesta a la menstruación, las relaciones sexuales, las fluctuaciones hormonales y el uso de antibióticos. Y otros tipos importantes de células en la vagina, como las células inmunitarias, no se incluyeron en el estudio.
“La vida real es mucho más complicada que la vagina en un chip”, dijo la Dra. Lev-Sagie.
Tener un modelo más sofisticado requerirá más estudios sobre cómo funciona exactamente el microbioma vaginal y cómo responde a la enfermedad, agregó. A diferencia de la investigación sobre el microbioma intestinal, que ha progresado rápidamente durante la última década, el trabajo sobre el microbioma vaginal adolece de falta de financiación.
“En la vagina, sabíamos que las bacterias son cruciales hace más de cien años,” dijo el Dr. Lev-Sagie. “Hacemos la investigación durante muchos años, pero aún estamos rezagados.”