En la Universidad de Harvard han logrado reproducir la complejidad del sistema inmunitario humano en un chip. Esta nueva herramienta, que constituye un indudable avance biomédico, ayudará a desentrañar los misterios del sistema inmune.
En el último número de Advanced Science aparece este estudio experimental en el que se detalla el avance biomédico protagonizado por la inmunóloga Girija Goyal, que trabaja en Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de la Universidad de Harvard.
La doctora Girija lleva años investigando con órganos en chips y plataformas de diagnóstico para diseñar mejores modelos in vitro del sistema inmunitario humano, así como novedosos protocolos de ensayos para probar el rendimiento de productos inmunoterapéuticos y vacunas.
Estos científicos de Harvard cultivaron células B y T humanas dentro de un chip de órgano microfluídico y las manipularon para que formaran espontáneamente folículos linfoides funcionales. Estas estructuras residen en los ganglios linfáticos y otras partes del cuerpo humano, y median las respuestas inmunitarias.
Consisten en diferentes cámaras que albergan células B y células T vírgenes, que juntas inician la cascada de eventos que conducen a una respuesta inmunitaria completa, cuando se exponen a un antígeno específico.
Además de comprobar la función normal del sistema inmunitario, estos chips de folículos linfoides (LF) también se pueden utilizar para predecir las respuestas inmunitarias a varias vacunas y ayudar a seleccionar las mejores.
Como se explica en este estudio, los folículos linfoides (LF) son responsables de la generación de respuestas inmunitarias adaptativas en los órganos linfoides secundarios y se forman ectópicamente durante la inflamación crónica.
Un modelo humano de formación de LF ectópica proporcionará una herramienta para comprender el desarrollo de LF y una alternativa a los primates no humanos para la evaluación preclínica de vacunas.
Sistema inmunitario humano
En este trabajo, se demuestra que los linfocitos B y T de la sangre humana primaria se ensamblan de forma autónoma en LF ectópicos, cuando se cultivan en un gel de matriz extracelular 3D dentro de un canal de un dispositivo de microfluidos de órgano en un chip de dos canales.
La complejidad del proceso dio lugar a un hecho que los investigadores no esperaban y que, según destacan, ha influido en su trabajo que no dudan en calificar de “descubrimiento accidental”.
Como recuerda la doctora Goyal, “los animales han sido los modelos de investigación estándar para desarrollar y probar nuevas vacunas, pero sus sistemas inmunes difieren significativamente del nuestro y no predicen con precisión cómo responderemos. Nuestro chip LF ofrece una manera de modelar la compleja coreografía de las respuestas inmunitarias humanas a la infección y la vacunación, y podría acelerar significativamente el ritmo y la calidad de la creación de vacunas en el futuro”.
El esfuerzo para conseguir vacunas frente al SARS-CoV-2 ha marcado un antes y un después en la biomedicina. Pero también se ha traducido en una inusitada demanda de modelos animales tradicionales, con la consiguiente escasez de estos recursos.
En este escenario, el profesor Donald Ingber, director-fundador del Wyss, puntualiza que el chip LF representa un modelo más económico, rápido y predictivo para estudiar las respuestas inmunitarias humanas, tanto en infecciones como en vacunas.
Es bien sabido que, en el cuerpo humano, la vacunación induce a las células dendríticas a absorber el patógeno inyectado y migrar a los ganglios linfáticos, donde presentan fragmentos del mismo en su superficie.
Allí, estas células activan las células B con la ayuda de las células T locales en el LF, lo que hace que las células B se diferencien en células plasmáticas que producen anticuerpos contra el patógeno.
Vacunas más rápidas
Para replicar este proceso, los investigadores del Wyss añadieron células dendríticas a los chips LF junto con células B y T de cuatro donantes humanos. Posteriormente, inocularon los chips con una vacuna contra la cepa del virus de la gripe H5N1 junto con un adyuvante denominado SWE, que se sabe que estimula las respuestas inmunitarias a la vacuna.
Los chips LF que recibieron la vacuna y el adyuvante produjeron significativamente más células plasmáticas y anticuerpos contra ese virus de la gripe que las células B y T cultivadas en cultivos 2D o los chips LF a los que se les suministró la vacuna pero no el adyuvante.
Estos científicos repitieron el experimento con células de ocho donantes diferentes, esta vez utilizando la vacuna Fluzone, ya comercializada, que protege contra tres cepas diferentes del virus en humanos. Una vez más, las células plasmáticas y los anticuerpos contra la gripe estaban presentes en cantidades significativas en los chips LF tratados.
Ahora, este equipo de investigadores de Wyss utilizan sus chips LF para probar varias vacunas y adyuvantes, en colaboración con compañías farmacéuticas y la Fundación Gates.
