Arteria en chip específica del paciente mejora evaluación del riesgo de accidente cerebrovascular

Predecir qué pacientes sufrirán un ictus isquémico sigue siendo un desafío porque el desprendimiento y el desplazamiento de los coágulos varían mucho entre individuos. La evaluación del riesgo suele centrarse en el estrechamiento arterial, pero ese enfoque pasa por alto las complejas fuerzas del flujo que impulsan la trombosis y la embolización. Un riesgo no detectado puede retrasar el tratamiento preventivo y provocar una lesión neurológica catastrófica.

Para ayudar a abordar este desafío, investigadores han desarrollado un “gemelo físico” de arteria en chip específico para cada paciente que modela la anatomía carotídea y la hemodinámica para refinar la estratificación del riesgo de ictus.

Desarrollada por equipos de la Universidad de Sídney y del Heart Research Institute en Newtown (Australia), la plataforma recrea la geometría de la arteria carótida de un paciente y su entorno de flujo sanguíneo como un sustituto de laboratorio. El dispositivo está diseñado para capturar cómo la forma del vaso y los patrones hemodinámicos locales influyen en la formación de coágulos de maneras que las mediciones tradicionales de la estenosis quizá no detecten.

El flujo de trabajo comienza reconstruyendo arterias carótidas de pacientes individuales y luego calculando los campos de flujo mediante dinámica de fluidos computacional. Esos datos informan al gemelo físico, que incorpora células para reflejar mejor el comportamiento del flujo sanguíneo dentro de las estructuras replicadas. Los investigadores crean una microlesión estandarizada inducida por láser en el colágeno subyacente para desencadenar la coagulación y luego observan la formación del trombo y la embolización en condiciones controladas.

En una evaluación inicial publicada en Cell Biomaterials, los investigadores reconstruyeron arterias carótidas de seis pacientes con diferente gravedad de la enfermedad. A pesar de grados similares de estrechamiento en algunos casos, los patrones de flujo local variaron sustancialmente entre pacientes, y el comportamiento de la coagulación divergiò tras la misma microlesión.

Los hallazgos indican que la forma vascular tridimensional y las alteraciones locales del flujo pueden ser determinantes más fuertes del comportamiento del coágulo que la estenosis luminal por sí sola.

Los equipos informan que ahora están reclutando a pacientes con ictus para probar cómo la tecnología puede beneficiar directamente a poblaciones desatendidas en un ensayo clínico. Señalan que el enfoque también podría apoyar estudios de otros trastornos cardiovasculares, incluida la enfermedad arterial periférica, la trombosis venosa profunda y los aneurismas.

“Nuestros hallazgos sugirieron que la forma vascular tridimensional y las alteraciones locales del flujo importan mucho más que un simple estrechamiento”, dijo el primer autor Yunduo Charles Zhao del Heart Research Institute en Newtown, Australia.

"Esperamos que estas herramientas nos permitan estudiar fármacos destinados a reducir el riesgo de ictus y, con el tiempo, ofrecer tratamientos personalizados para cada paciente basados en su anatomía".

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University of Sydney
Heart Research Institute in Newtown, Australia