La idea de un cerebro humano encapsulado en un microchip podría parecer sacada de una película de ciencia ficción, pero esta impresionante innovación está muy cerca de convertirse en una realidad. La doctora Raquel Rodrigues, ingeniera química y biológica del Laboratorio Ibérico Internacional de Nanotecnología (INL) en Braga, está liderando un proyecto pionero que tiene el potencial de transformar la forma en que se tratan trastornos neurológicos como el Alzheimer. "El cerebro es un órgano increíblemente complejo y misterioso", afirma Rodrigues. "Para entender su funcionamiento, es crucial contar con componentes experimentales y una monitorización electrónica de las células".

Con apoyo financiero de la Unión Europea, Rodrigues y su equipo han diseñado un microchip único que emula las funciones del cerebro humano. Este innovador proyecto, conocido como BrainChip4MED, se ha estado desarrollando durante los últimos dos años y concluirá en febrero de 2024.

La investigación se ha enriquecido a través de una colaboración de 12 meses con el Hospital Brigham and Women’s de la Facultad de Medicina de Harvard, un líder mundial en el desarrollo de órganos en chips (OoC) y biosensores. A simple vista, el chip podría parecerse a los microchips que encontramos en computadoras o teléfonos, pero su interna complejidad es sin par.

Este microchip, que realiza una simulación del cerebro humano, combina disciplinas como la química, la ingeniería y la biología para crear un sistema avanzado de microbiosensores. Esto permitirá realizar cribados en tiempo real de nuevas nanoterapias, lo que puede acelerar significativamente el proceso de investigación y desarrollo de nuevos medicamentos.

Un desafío crítico que enfrentan los investigadores es la barrera hematoencefálica, una red de células que protege al cerebro de sustancias nocivas presentes en la sangre. Solo las moléculas más pequeñas pueden atravesar esta barrera, lo que ha limitado la eficacia de los tratamiento actuales para el Alzheimer. Según Rodrigues, actualmente existen solo cuatro medicamentos aprobados para esta enfermedad, y ninguno aborda las causas; solo tratan los síntomas.

El equipo de investigación ha logrado simular la barrera hematoencefálica en el chip utilizando material bioorgánico, lo que representa un enfoque revolucionario. "Nuestra biomembrana es más parecida a la barrier natural del cerebro que otros dispositivos que utilizan componentes poliméricos. Creemos que esta aproximación biológica es esencial para los estudios que realizamos", explica Rodrigues.

Con este avance, podrán inyectar medicamentos experimentales en el chip y evaluar su capacidad para penetrar en el cerebro. Esto cambiará la forma en que se desarrollan y prueban los fármacos, moviéndose hacia un modelo que evita los ensayos en animales, reduciendo así preocupaciones éticas y aumentando la predictibilidad de los resultados en humanos.

Los trastornos cerebrales son una de las principales preocupaciones de salud pública, afectando a aproximadamente 165 millones de europeos. Se estima que el coste total de los trastornos neurológicos en Europa asciende a 800.000 millones de euros al año, y esta cifra podría aumentar con el envejecimiento de la población. Las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson, así como condiciones como la depresión y la epilepsia, son cada vez más prevalentes.

El INL, que es un líder en investigación en Europa, está cofinanciado tanto por los Gobiernos de Portugal y España como por la Unión Europea. El Dr. Manuel Bañobre López supervisa el desarrollo de este innovador microchip. "En INL, tenemos una sólida experiencia en microfluídica, que es fundamental para el trabajo que hacemos en el proyecto BrainChip4MED", señaló.

Aunque el prototipo está cerrado, Bañobre advierte que aún tomará tiempo perfeccionarlo y someterlo a rigurosas pruebas antes de que se pueda utilizar en tratamientos para humanos. Sin embargo, la comunidad científica es optimista. "Debemos combatir el Alzheimer, ya que es uno de los problemas neurológicos más significativos a nivel internacional", concluyó Rodrigues. "Este avance tecnológico puede ser el primer paso hacia un futuro donde los trastornos neurológicos sean tratados de manera mucho más efectiva".

Este innovador proyecto cuenta con el respaldo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, y su desarrollo podría significar un cambio radical en la forma en que se entienden y tratan las enfermedades neurodegenerativas en el futuro.