Shields:<\/strong> : mi laboratorio se centra en el dise\u00f1o de sistemas de part\u00edculas para biomedicina. Estudiamos aplicaciones como biodetecci\u00f3n y administraci\u00f3n de medicamentos. Recientemente hemos desarrollado un inter\u00e9s particular en c\u00f3mo estas part\u00edculas interact\u00faan con las c\u00e9lulas inmunes \u2014en concreto, c\u00f3mo las c\u00e9lulas inmunes pueden facilitar el transporte y la funci\u00f3n de estas part\u00edculas\u2014. Descubrimos que las part\u00edculas tienen un impacto significativo en las c\u00e9lulas inmunes, lo que nos llev\u00f3 a explorar la incre\u00edble adaptabilidad y complejidad del sistema inmunol\u00f3gico. <\/p>\n\n\n\n Hace aproximadamente dos a\u00f1os y medio comenzamos a profundizar en la EDC y nos dimos cuenta de que a\u00fan hay mucho que no comprendemos sobre sus causas. Estamos intentando determinar si el sistema inmunol\u00f3gico tiene un rol m\u00e1s importante en la EDC de lo que pensamos inicialmente. Cuanto m\u00e1s aprend\u00edamos, m\u00e1s nos d\u00e1bamos cuenta de la enorme participaci\u00f3n del sistema inmunol\u00f3gico en la afecci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n Harrell:<\/strong> cuando el proyecto de EDC de Wyatt obtuvo financiamiento a trav\u00e9s de la Oficina de Investigaci\u00f3n Naval (Office of Naval Research), estaba iniciando mi primer a\u00f1o de la escuela de posgrado. Siempre estuve interesada en la inmunolog\u00eda y la inmunoingenier\u00eda. Wyatt present\u00f3 este proyecto y me atrajo la idea de combinar la ingenier\u00eda biol\u00f3gica y qu\u00edmica tradicional con un dispositivo \u201cpulm\u00f3n en un chip\u201d. Era una direcci\u00f3n que no hab\u00eda previsto para mi doctorado, pero el enfoque en la EDC y su relevancia directa para los buzos hizo que resultara fascinante. <\/p>\n\n\n\n Harrell:<\/strong> se trata de un modelo microflu\u00eddico que recapitula los componentes de los pulmones, espec\u00edficamente el espacio alveolar. Tiene dos canales: la parte superior reproduce el compartimiento de aire y el inferior representa la microvasculatura. Esta configuraci\u00f3n nos permite estudiar c\u00f3mo los gases se disuelven en la sangre a medida que la presi\u00f3n aumenta, que es lo que le sucede a un buzo. <\/p>\n\n\n\n Asimismo, introduce elementos de la fisiolog\u00eda pulmonar, como el intercambio de gases y el flujo sangu\u00edneo en el espacio alveolar, que habitualmente no est\u00e1n presentes en los modelos tradicionales. Podemos dejar reposar sangre total, incluso c\u00e9lulas inmunes, en el canal inferior del chip y observar c\u00f3mo esas c\u00e9lulas inmunes reaccionan a los cambios de presi\u00f3n y los gases disueltos, todo ello sin usar animales ni modelos humanos.<\/p>\n\n\n\n Shields:<\/strong> como ingenieros, nos emociona abordar un problema desde un \u00e1ngulo diferente, por lo que nos atrajo el dise\u00f1o del dispositivo \u201cpulm\u00f3n en un chip\u201d. Una ventaja clave del uso de este sistema es que se basa en la biolog\u00eda humana, a diferencia de los modelos animales. Si bien los estudios realizados con animales son invaluables y proporcionan informaci\u00f3n sobre el sistema inmunol\u00f3gico, a menudo se observa una disparidad al aplicar esos hallazgos directamente en humanos. Por esta raz\u00f3n estamos intentando utilizar c\u00e9lulas humanas para tener una comprensi\u00f3n m\u00e1s precisa. Tradicionalmente, las c\u00e9lulas humanas se estudian in vitro, lo que implica colocarlas en una placa de Petri y exponerlas a condiciones que simulan las del buceo, pero no reflejan la compleja biolog\u00eda del cuerpo humano.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n El sistema \u201cpulm\u00f3n en un chip\u201d reproduce la estructura pulmonar, particularmente donde ingresa el aire y las capas de c\u00e9lulas que cubren los sacos de aire y los vasos sangu\u00edneos justo debajo de ellas. Esta configuraci\u00f3n nos permite estudiar c\u00f3mo se produce el intercambio de gases entre estas capas. Como mencion\u00f3 Abby, observamos respuestas inmunes en la sangre que no ver\u00edamos en una placa de Petri tradicional. <\/p>\n\n\n\n Hemos descubierto que cuando exponemos el dispositivo \u201cpulm\u00f3n en un chip\u201d a condiciones hiperb\u00e1ricas, las respuestas difieren dr\u00e1sticamente de lo que vemos en c\u00e9lulas aisladas. Esta observaci\u00f3n sugiere que la fisiolog\u00eda completa e intacta del pulm\u00f3n es crucial para comprender qu\u00e9 sucede durante la EDC y por este motivo consideramos que este modelo es tan importante. <\/p>\n\n\n\n El \u201cpulm\u00f3n en un chip\u201d nos permite abordar cuestiones espec\u00edficas que son dif\u00edciles de explorar en estudios con humanos, que a menudo requieren abundantes aprobaciones \u00e9ticas. Debido a que estamos trabajando con un dispositivo controlado, podemos probar medicamentos y experimentar con diferentes estrategias con mayor libertad.<\/p>\n\n\n\n Shields:<\/strong> tengo formaci\u00f3n en ingenier\u00eda y me bas\u00e9 en mi experiencia postdoctoral en el Instituto Wyss de Harvard (Wyss Institute at Harvard), donde el dispositivo \u201cpulm\u00f3n en un chip\u201d fue desarrollado inicialmente. Nos dimos cuenta de que pod\u00edamos aprovechar esta tecnolog\u00eda, lo que nos permiti\u00f3 experimentar con variables y crear modelos m\u00e1s realistas.<\/p>\n\n\n\n Uno de los motivos clave por los que nos entusiasmaba este proyecto era que los sistemas microfisiol\u00f3gicos (com\u00fanmente conocidos como tecnolog\u00edas de \u00f3rganos en un chip [organ-on-a-chip]), en particular el modelo de pulm\u00f3n, requieren un profundo conocimiento de los principios de la bioingenier\u00eda. No solo se trata de crear el dispositivo, sino tambi\u00e9n de gestionar el flujo de c\u00e9lulas, sangre y otros fluidos para simular condiciones fisiol\u00f3gicas reales. La experiencia en ingenier\u00eda garantiza que simulemos la estructura y funci\u00f3n pulmonar para que los modelos funcionen.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n Otro aspecto interesante de esta tecnolog\u00eda, en especial en el contexto de la EDC, es que la investigaci\u00f3n donde se utilizan modelos de \u00f3rganos en un chip todav\u00eda se encuentra en sus primeras etapas. Los modelos de \u00f3rganos en un chip no est\u00e1n destinados a reemplazar los estudios con animales, sino a servir de complemento. Proporcionan una valiosa plataforma para estudiar enfermedades en un entorno m\u00e1s controlado antes de pasar a modelos animales o ensayos cl\u00ednicos. <\/p>\n\n\n\n Aplicar este modelo a la EDC es particularmente interesante, ya que podemos explorar esta afecci\u00f3n con nueva tecnolog\u00eda de vanguardia que no ha sido ampliamente utilizada en este contexto. Es una excelente oportunidad para mejorar nuestra comprensi\u00f3n de manera novedosa.<\/p>\n\n\n\n Harrell:<\/strong> hace un par de a\u00f1os construimos una c\u00e1mara personalizada que nos permiti\u00f3 controlar la presi\u00f3n y las etapas de descompresi\u00f3n. Colocamos chips en la c\u00e1mara hiperb\u00e1rica por aproximadamente una hora para simular las condiciones del buceo deportivo y ajustamos el perfil de presi\u00f3n dependiendo del escenario que estamos estudiando.<\/p>\n\n\n\n Despu\u00e9s de presurizar y descomprimir el sistema, extraemos los chips y medimos las respuestas inmunes. Nuestros experimentos iniciales se centraron en las c\u00e9lulas inmunes innatas, que son la primera respuesta del cuerpo al estr\u00e9s. Utilizamos diferentes ensayos para examinar el fenotipado celular, analizando marcadores que nos indican si las c\u00e9lulas inmunes se encuentran en un estado inflamatorio o antiinflamatorio. Tambi\u00e9n analizamos c\u00f3mo estas c\u00e9lulas usan secreciones para comunicarse unas con otras. <\/p>\n\n\n\n Actualmente estamos profundizando en v\u00edas y mecanismos gen\u00e9ticos para explorar por qu\u00e9 las c\u00e9lulas responden de la manera en que lo hacen.<\/p>\n\n\n\n Shields:<\/strong> a medida que comprendemos mejor la fisiolog\u00eda de estos sistemas, esperamos que el \u201cpulm\u00f3n en un chip\u201d pueda ayudarnos a identificar los marcadores para diagnosticar la EDC. Podr\u00edamos identificar los biomarcadores inter e intraindividuales que indican los niveles de riesgo de EDC mediante el estudio de mecanismos gen\u00e9ticos y moleculares.<\/p>\n\n\n\n Si identificamos esos marcadores, podr\u00edamos experimentar con medicamentos que inhiben o estimulan ciertas v\u00edas antes de bucear. Con el \u201cpulm\u00f3n en un chip\u201d, podr\u00edamos probar estos medicamentos en el laboratorio de forma f\u00e1cil y r\u00e1pida sin necesidad de contar con sujetos humanos, lo que le da a esta tecnolog\u00eda una enorme ventaja para este tipo de investigaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n La Administraci\u00f3n de Alimentos y Medicamentos (Food and Drug Administration, FDA) de los Estados Unidos actualmente no reconoce que los estudios con \u00f3rganos en un chip ayuden en la aprobaci\u00f3n cl\u00ednica, pero conversaciones con representantes de la FDA sugieren que est\u00e1n trabajando para estandarizar los estudios con \u00f3rganos en un chip en los laboratorios e incorporar estos datos al proceso de reglamentaci\u00f3n de ensayos cl\u00ednicos. <\/p>\n\n\n\n Shields:<\/strong> si bien no tenemos previsto incorporar otros modelos de \u00f3rganos a este proyecto espec\u00edfico, hay un inter\u00e9s cada vez mayor por conectar varios dispositivos \u201c\u00f3rgano en un chip\u201d. Vincular modelos del coraz\u00f3n, los pulmones y el cerebro podr\u00eda ofrecer una visi\u00f3n m\u00e1s completa de c\u00f3mo las respuestas se mueven por el cuerpo.<\/p>\n\n\n\n Estas tecnolog\u00edas son prometedoras, pero no est\u00e1n exentas de desaf\u00edos. Crearlas y ejecutarlas requiere mucha preparaci\u00f3n y es bastante costoso en comparaci\u00f3n con los modelos animales tradicionales. Asimismo, los chips no reproducen la gran complejidad de un organismo completo. <\/p>\n\n\n\n Por ahora estamos concentrados en los pulmones debido al rol que tienen en el intercambio de gases y la manera en que la presi\u00f3n y los gases disueltos los afectan durante el buceo. El modelo del pulm\u00f3n parec\u00eda el mejor punto de partida, pero si nuestros datos nos llevan por otro camino, con gusto consideraremos explorar otros \u00f3rganos.<\/p>\n\n\n\n Obtenga m\u00e1s informaci\u00f3n sobre Wyatt Shield y su investigaci\u00f3n en este video.<\/p>\n\n\n\n\u00bfQu\u00e9 es un dispositivo \u201cpulm\u00f3n en un chip\u201d?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
![\"Harrell](\"https:\/\/world.dan.org\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Q1_93_Researcher-450x638-1.webp\")
\u00bfC\u00f3mo se desarrolla el dispositivo?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
![\"The](\"https:\/\/world.dan.org\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Q1_95_Researcher-450x394-1.webp\")
\u00bfEn qu\u00e9 consiste el proceso de prueba?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
![\"Shields](\"https:\/\/world.dan.org\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Q1_94_Researcher-450x338-1.webp\")
![\"Shields](\"https:\/\/world.dan.org\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Q1_96_Researcher-450x338-1.webp\")
\u00bfHay planes para utilizar otros \u00f3rganos en un chip en su investigaci\u00f3n?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
\n\n\n\nExplore M\u00e1s<\/strong><\/h2>\n\n\n\n