26 Feb Científicos israelíes fusionan “tejido cerebral” y chips electrónicos para probar un tratamiento contra el autismo

La startup de biotecnología Itay & Beyond utiliza el análisis de IA de un “cerebro en un chip” hecho de células madre para predecir la eficacia de un fármaco para trastornos neuro psiquiátricos y acelerar las pruebas y el desarrollo

Por Sharon Wrobel

Científicos e investigadores de Itay & Beyond en un laboratorio del Centro Médico Hadassah en Jerusalén. (Cortesía)

El empresario e inversor israelí Shmulik Bezalel ha viajado por el mundo y ha donado fondos para la investigación con el fin de encontrar un tratamiento para su hijo Itay, que padece un trastorno del espectro autista de bajo funcionamiento. Itay es uno de los 254 millones de niños y adultos en todo el mundo que luchan contra trastornos neuro psiquiátricos sin un tratamiento adecuado.

Al reconocer las limitadas opciones terapéuticas para los trastornos neuro psiquiátricos, Bezalel se asoció con el empresario en serie Boaz Goldman y el neurocientífico Dr. Nisim Perets, y en 2021 fundó una startup de biotecnología israelí con la visión de generar una simulación del cerebro y probar la eficacia de los medicamentos.

Esa startup, Itay & Beyond – que lleva el nombre del hijo de Bezalel, Itay – ahora está desarrollando una plataforma de descubrimiento y prueba de fármacos para trastornos psiquiátricos y neurológicos como el autismo, la epilepsia y la esquizofrenia.

«La visión era establecer un sistema que probara cómo un fármaco específico influiría en la capacidad de Itay para aprender, mejorar la memoria o ser más social», dijo Perets a The Times of Israel. “El objetivo es crear un sistema para predecir la eficacia de fármacos específicos sobre el funcionamiento de los aspectos cognitivos y conductuales”.

En un experimento que parece sacado de una película de ciencia ficción, los científicos israelíes dirigidos por Perets han estado trabajando en un laboratorio del Centro Médico Hadassah de Jerusalén desarrollando una tecnología de cerebro humano en un chip con una simulación de la producción de conductas.

En el laboratorio, Perets y su equipo cultivaron organoides cerebrales – tejido que se asemeja a partes del cerebro humano – en una placa de Petri a partir de una sola célula extraída de muestras de orina de pacientes con autismo y epilepsia, que luego fue reprogramada para convertirla en una célula madre.

El tejido cerebral cultivado en el laboratorio se transfiere a un chip electrónico, que está conectado a una computadora. El tejido se coloca sobre una matriz de múltiples electrodos y cada electrodo registra y puede proporcionar estímulos a los organoides cerebrales. Como tal, la tecnología de cerebro en chip proporciona la capacidad de medir señales electrónicas de tejido cerebral vivo cultivado in vitro.

«Vemos el cerebro como una máquina computacional – como una computadora, y no como un órgano como el corazón o el hígado», dijo Perets. “La tecnología central que desarrollamos, el motivo de la fama de nuestra empresa, es que decidimos apostar por poner organoides cerebrales en un chip, para poder registrar y estimular la actividad eléctrica del cerebro y no solo las moléculas”.

Nisim Perets, cofundador y director ejecutivo de la startup israelí de biotecnología Itay & Beyond. (Cortesía)

“Usando tecnología avanzada de inteligencia artificial y análisis de big data, podemos medir, estudiar y brindar información sobre cómo los organoides cerebrales codifican información y responden a estímulos, incluidas diferentes moléculas de fármacos”, agregó.

Perets, quien tiene un doctorado en neurociencia de la Universidad de Tel Aviv y un posdoctorado del Instituto Tecnológico Technion-Israel de Haifa, dijo que la codificación neuronal, o cómo funciona el cerebro y codifica la información, es clave para comprender qué “sale mal en el cerebro” de los pacientes con trastornos psiquiátricos y neurológicos como el Alzheimer, la epilepsia, el Parkinson y la esquizofrenia.

Perets explicó que una vez que hay una interacción entre la computadora y el chip, el sistema puede enseñar a los organoides cerebrales corticales tareas simples como jugar videojuegos a través de un método llamado aprendizaje de refuerzo.

“Al final de cada videojuego obtenemos una puntuación. Luego la analizamos con las puntuaciones de otros tejidos cerebrales derivados de pacientes sanos y de aquellos con trastornos como el autismo o la epilepsia, y buscamos medicamentos que puedan mejorarlos”, dijo Perets.

La plataforma que Itay & Beyond está desarrollando tiene como objetivo romper un importante punto muerto en el desarrollo de medicamentos para pacientes con trastornos neuro psiquiátricos, como la epilepsia, el autismo, la demencia (incluido el Alzheimer) y la esquizofrenia. Al desarrollar medicamentos, los investigadores los prueban primero en ratones o ratas y solo después, si tienen éxito, en humanos.

Sin embargo, debido a las diferencias significativas entre los cerebros de ratones y humanos, estos medicamentos a menudo fallan en los ensayos clínicos en humanos, desperdiciando años de desarrollo costoso, señaló Perets. Durante las últimas dos décadas, solo se aprobaron cinco medicamentos nuevos para trastornos neuro psiquiátricos como el autismo y la epilepsia, dijo.

Ilustración: Un niño con autismo coloca bloques en fila. Las habilidades de adaptación pueden resultar un desafío para algunas personas con autismo. (Katarzyna Bialasiewicz vía iStock by Getty Images)

“Una de las razones por las que resulta muy difícil desarrollar fármacos para trastornos neurológicos o psiquiátricos es la escasa predicción de su eficacia”, afirma Perets. “La mayoría de los fármacos probados en ratones y ratas han demostrado ser seguros para los seres humanos, pero para comprobar su eficacia, no se puede extrapolar muy bien de los ratones a los seres humanos”.

Además, la eficacia de los nuevos fármacos suele validarse sólo después de los ensayos clínicos de fase 2 o fase 3, que pueden durar 10 años y son muy costosos, afirma.

Perets reconoce que otros científicos de todo el mundo están trabajando para desarrollar modelos de cerebro en chip para comprender mejor los trastornos cerebrales y desarrollar nuevos fármacos, pero, afirma, la mayor parte de la atención se ha centrado en la seguridad y no en la eficacia, “porque es una cuestión mucho más fácil de alcanzar”.

La plataforma de Itay & Beyond está orientada a ayudar a las empresas farmacéuticas a predecir la eficacia de los fármacos basándose en organoides cerebrales humanos para ayudarles a tomar decisiones sobre las pruebas preclínicas, así como a desarrollar nuevos fármacos o tratamientos que puedan tratar a los pacientes con éxito.

El sistema todavía está en pañales, pero Perets dijo que la empresa de biotecnología ya tiene alianzas con pequeñas compañías farmacéuticas en Israel y Europa que usan su tecnología como un sistema de apoyo a la toma de decisiones sobre si deben avanzar con los ensayos clínicos de medicamentos.

Perets dijo que la empresa está a punto de publicar su primer artículo científico revisado por pares junto con el Centro Médico Hadassah. Para el próximo año, Perets y su equipo seguirán trabajando en la validación clínica retrospectiva y prospectiva de la plataforma tecnológica, que también incluirá pruebas con pacientes en el Centro Médico Infantil Schneider en Petah Tikva.

“Nuestro principal objetivo es traer al mundo una nueva generación de métodos de prueba de medicamentos para que los pacientes no se conviertan en conejillos de indias y para ahorrar dinero y frustración que implica el ensayo y error”, dijo Perets. “La visión es, en última instancia, tener nuestros propios medicamentos patentados para trastornos como el autismo, la epilepsia y la esquizofrenia validados en nuestra tecnología y venderlos a las compañías farmacéuticas”.

Traducción: Consulado General H. de Israel en Guayaquil
Fuente: The Times of Israel