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Cuando se desarrolla un nuevo fármaco, la primera pregunta es: "¿Funciona?" La segunda pregunta es: "¿Hace daño?" No importa cuán efectiva sea una terapia, si daña al paciente en el proceso, tiene poco valor.
El estudiante de doctorado Robert Skolik y el profesor asociado Michael Menze, en el Departamento de Biología de la Universidad de Louisville, han encontrado una manera de hacer que los cultivos celulares respondan más de cerca a las células normales, permitiendo que los medicamentos sean examinados por toxicidad mucho antes en la línea de tiempo de la investigación.
La gran mayoría de las células utilizadas para la investigación biomédica se derivan de tejidos cancerosos almacenados en biorrepositorios. Son baratos de mantener, fáciles de cultivar y multiplicarse rápidamente. Específicamente, las células de cáncer de hígado son deseables para probar la toxicidad de fármacos para cualquier número de enfermedades.
“Nos gusta usar células hepáticas porque este es el órgano que desintoxicará cualquier fármaco para cualquier tratamiento que esté probando”, dijo Menze. "Cuando se desarrollan nuevos medicamentos para la diabetes u otra enfermedad, una de las preocupaciones es si son tóxicos para el hígado".
Sin embargo, las células tienen limitaciones. Dado que son células cancerosas, es posible que no sean tan sensibles a las toxinas como las células normales, por lo que es posible que no revelen problemas de toxicidad que pueden aparecer mucho más tarde en el proceso de prueba de drogas.
Skolik y Menze han descubierto que al cambiar dos componentes de los medios utilizados para cultivar las células, pueden hacer que las células cancerosas del hígado se comporten más como células hepáticas normales. En lugar de utilizar suero estándar que contenía glucosa, utilizaron suero del que se había eliminado la glucosa mediante diálisis y añadieron galactosa, una forma diferente de azúcar, al medio. Las células tumorales metabolizan la galactosa a un ritmo mucho más lento que la glucosa. Esto cambia el metabolismo de las células haciendo que se comporten más como células hepáticas normales.
Mediante el uso de células cultivadas con este suero modificado, los medicamentos pueden ser examinados eficazmente para detectar toxicidad en una etapa más temprana del proceso de investigación, lo que posiblemente ahorre millones de dólares.
“Comenzó como una forma de sensibilizar a las células a la actividad mitocondrial, la potencia celular, pero luego nos dimos cuenta de que teníamos una manera de investigar cómo estamos cambiando el metabolismo del cáncer”, dijo Skolik. "En resumen, hemos encontrado una manera de reprogramar las células cancerosas para que se vean y actúen más como células normales".
La investigación aparece en la portada de la edición de abril de American Journal of Physiology-Cell Physiology. La imagen de portada fue obra de Nilay Chakraborty y Jason Solocinski de la Universidad de Michigan-Dearborn, quienes desarrollaron un nuevo proceso para obtener imágenes en vivo de la distribución de las moléculas de energía en las células, mostrando cómo las células responden a los cambios en las condiciones del cultivo celular.
Para darse cuenta del efecto que informó, Skolik también cultivó las células durante un período de tiempo más largo de lo habitual.
“En el pasado, la gente hacía una adaptación de 12 horas a este nuevo medio. Pero lo que mostramos es que si los cultivas durante 4 a 5 semanas, tienes un cambio mucho más sólido ”, dijo Skolik. "Cuando se trata de expresión genética, obtienes mucho más por el dinero cuando los adaptas por un período más largo".
Aunque el suero modificado para los cultivos requiere el paso adicional de diálisis y un tiempo de cultivo más largo, puede producir beneficios en las etapas posteriores de la prueba.
"Se reservaría este proceso para experimentos clave o detección de toxicidad", dijo Menze. "Sin embargo, si entra en un ensayo clínico de fase 1 y encuentra toxicidad allí, es mucho más caro que usar este método".
Más información: Skolik, R. A., et al. (2021) Global Changes to HepG2 Cell Metabolism in Response to Galactose Treatment. American Journal of Physiology-Cell Physiology. doi.org/10.1152/ajpcell.00460.2020.
Nota original: University of Louisville
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