NIH , El cribado robótico acelera las pruebas de drogas orales
- Los investigadores desarrollaron un sistema robótico para evaluar rápidamente la absorción de drogas en el intestino delgado.
- La tecnología podría acelerar el desarrollo de nuevos medicamentos orales e identificar formulaciones de medicamentos existentes que podrían tomarse por vía oral.
La ruta oral suele ser la forma más conveniente de tomar un medicamento. Los medicamentos orales deben absorberse fácilmente en el intestino delgado, pero algunos no se disuelven bien en el intestino delgado porque su estructura química repele el agua. Otros se disuelven en los intestinos, pero no pueden superar la capa de moco para cruzar la pared intestinal.
Robert Langer en su laboratorio
Ha sido difícil desarrollar modelos del tracto gastrointestinal (GI) humano para probar medicamentos orales porque las células mueren poco después de la extracción de los intestinos. Los investigadores a menudo usan células cancerosas del colon o del intestino porque sobreviven por períodos más largos fuera del cuerpo. Sin embargo, estos modelos carecen de bilis, moco y otros factores que alteran la absorción del fármaco en el tracto gastrointestinal. Los modelos actuales también requieren mucho tiempo de producción.
Investigadores del MIT y del Hospital Brigham and Women’s, dirigidos por los Dres. Robert Langer y Giovanni Traverso, se propusieron desarrollar un mejor modelo de absorción de drogas en el intestino humano. Su trabajo fue apoyado en parte por el Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería (NIBIB) de los NIH. Los hallazgos aparecieron en Nature Biomedical Engineering el 27 de abril de 2020.
Giovanni Traverso,
El equipo de investigación decidió utilizar secciones intactas de intestino de cerdo para su sistema de detección. Los cerdos tienen una anatomía similar a los humanos, y los científicos han estudiado ampliamente el genoma del cerdo. Los investigadores probaron primero muchas composiciones de medios de crecimiento para mantener el tejido intestinal del cerdo viable y en funcionamiento.
Tomar tejido GI de animales más jóvenes y mantener intacta la capa de soporte, o estroma, produjo los mejores resultados. Las pruebas de expresión de genes y proteínas mostraron que las células intestinales cultivadas permanecieron funcionales hasta por una semana.
Luego, los investigadores desarrollaron un dispositivo con el tejido cultivado sellado entre dos placas. El medicamento se agrega a la placa superior. La absorción intestinal puede evaluarse midiendo la cantidad de medicamento que pasa a través del tejido hacia la placa inferior. El proceso totalmente automatizado utiliza un brazo robótico para analizar y mover las placas. Este sistema de interfaz robótica de tejido GI, o GI-TRIS, puede analizar varios miles de muestras cada día.
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El equipo luego probó qué tan bien su cribado predijo la absorción oral. Analizaron 55 medicamentos aprobados por la FDA con datos disponibles sobre absorción. GI-TRIS funcionó mucho mejor que los métodos que usan células de cáncer colorrectal.
Se colocan medicamentos en el pozo superior del dispositivo para evaluar qué tan bien pasan a través de la capa de tejido (rosa) y dentro del pozo inferior. En la parte superior hay una ilustración de un solo pozo, mientras que en la parte inferior hay una sección transversal más amplia del dispositivo de placa de 96 pozos. Laboratorios Langer y Traverso, Ingeniería Biomédica de la Naturaleza
Finalmente, los investigadores usaron su sistema para probar nuevas formulaciones orales del medicamento oxitocina, que actualmente debe administrarse por vía intravenosa. Cuando se toma por vía oral, la oxitocina tiene una biodisponibilidad deficiente: la cantidad de medicamento que puede circular en el cuerpo. Para mejorar la absorción oral, la oxitocina se mezcló con varios compuestos estabilizadores llamados excipientes. Usando GI-TRIS, los científicos pudieron examinar más las 2.900 formulaciones de oxitocina.
Después de identificar las dos formulaciones más prometedoras, el equipo las probó en cerdos. La formulación más efectiva aumentó la absorción de oxitocina en el tracto gastrointestinal 11 veces en comparación con la oxitocina no formulada.
“Este nuevo sistema realmente abre la posibilidad de predecir con precisión, por primera vez, el transporte de drogas en el tracto gastrointestinal de una manera de alto rendimiento”, dice Langer. “Esto nos permitirá probar formas de mejorar en gran medida la biodisponibilidad del fármaco oral”.
—Por Erin Bryant
Texto original: https://www.nih.gov/news-events/nih-research-matters/robotic-screening-speeds-testing-oral-drugs
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