Geraldine Hamilton: Body parts on a chip

Geraldine Hamilton: Organos corporales en un chip

Traductor: Francisco Gnecco Revisor: Ciro Gomez

We have a global health challenge

Tenemos un reto mundial relacionado con la salud

in our hands today,

en nuestras manos, hoy.

and that is that the way we currently

Se trata de la manera como en la actualidad

discover and develop new drugs

se descubren y se desarrollan nuevos medicamentos.

is too costly, takes far too long,

Es demasiado costosa, toma muchísimo tiempo

and it fails more often than it succeeds.

y lleva al fracaso la mayoría de las veces.

It really just isn't working, and that means

Simplemente no funciona y eso quiere decir

that patients that badly need new therapies

que los pacientes que necesitan con urgencia

are not getting them,

nuevos tratamientos, no los reciben.

and diseases are going untreated.

No se están tratando esas enfermedades.

We seem to be spending more and more money.

Parece que se está gastando más y más dinero.

So for every billion dollars we spend in R&D,

Por los miles de millones de dólares que se gastan en investigación y desarrollo,

we're getting less drugs approved into the market.

llegan al comercio cada vez menos medicamentos.

More money, less drugs. Hmm.

Más dinero, menos medicamentos. Hmm.

So what's going on here?

Entonces ¿qué está sucediendo?

Well, there's a multitude of factors at play,

Bueno, hay una gran cantidad de factores en juego,

but I think one of the key factors

pero creo que uno de los más importantes

is that the tools that we currently have

es que los instrumentos que tenemos en la actualidad

available to test whether a drug is going to work,

para probar si una medicina va a funcionar,

whether it has efficacy,

si va a ser eficaz,

or whether it's going to be safe

o si será bastante segura

before we get it into human clinical trials,

antes de llevarla a ensayos clínicos con humanos,

are failing us. They're not predicting

nos están fallando. No predicen

what's going to happen in humans.

lo que va a suceder con los pacientes.

And we have two main tools available

Tenemos dos instrumentos principales

at our disposal.

a nuestra disposición.

They are cells in dishes and animal testing.

Son las células en cajas de Petri y los ensayos con animales.

Now let's talk about the first one, cells in dishes.

Hablemos del primero; células en cajas de Petri.

So, cells are happily functioning in our bodies.

Las células están felices trabajando en el cuerpo.

We take them and rip them out

Las tomamos y las arrancamos

of their native environment, throw them in one of these dishes,

de su ambiente natural. Las arrojamos en uno de estas cajas

and expect them to work.

y esperamos que funcionen igual.

Guess what. They don't.

Adivinen qué. No funcionan.

They don't like that environment

No les gusta el nuevo ambiente

because it's nothing like

porque no es ni parecido

what they have in the body.

a lo que tenían en el cuerpo.

What about animal testing?

Y ¿qué pasa con los ensayos con animales?

Well, animals do and can provide

Bueno, los animales pueden proporcionar

extremely useful information.

información supremamente útil, y así lo hacen.

They teach us about what happens

Nos enseñan lo que sucede en

in the complex organism.

organismos complejos.

We learn more about the biology itself.

Aprendemos más de la biología misma.

However, more often than not,

Sin embargo, muy a menudo

animal models fail to predict what will happen in humans

los modelos con animales no llegan a predecir lo que puede suceder en humanos

when they're treated with a particular drug.

al tratarlos con una medicina en particular.

So we need better tools.

Es decir, necesitamos mejores instrumentos.

We need human cells,

Necesitamos células humanas,

but we need to find a way to keep them happy

pero tenemos que encontrar la manera de mantenerlas felices

outside the body.

por fuera del cuerpo.

Our bodies are dynamic environments.

Nuestro cuerpo es un ambiente dinámico.

We're in constant motion.

Estamos en constante movimiento.

Our cells experience that.

Las células lo perciben.

They're in dynamic environments in our body.

Están en ambientes dinámicos dentro del cuerpo.

They're under constant mechanical forces.

Están sometidas a fuerzas mecánicas permanentemente.

So if we want to make cells happy

Si las queremos felices

outside our bodies,

fuera del cuerpo,

we need to become cell architects.

tenemos que volvernos arquitectos para células.

We need to design, build and engineer

Tenemos que diseñar, construir y armar

a home away from home for the cells.

un hogar fuera de su hogar, para las células.

And at the Wyss Institute,

Eso es lo que hemos hecho

we've done just that.

en el instituto ViS.

We call it an organ-on-a-chip.

Lo llamamos, "órgano en un chip".

And I have one right here.

Aquí mismo tengo uno.

It's beautiful, isn't it? But it's pretty incredible.

Hermoso, ¿cierto? Pero es realmente increíble.

Right here in my hand is a breathing, living

Aquí mismo en mi mano está respirando, vivo,

human lung on a chip.

este pulmón humano en un chip.

And it's not just beautiful.

No es solo hermoso.

It can do a tremendous amount of things.

Puede hacer muchísimas cosas.

We have living cells in that little chip,

Tenemos células vivas en ese pequeño chip,

cells that are in a dynamic environment

en un ambiente dinámico,

interacting with different cell types.

interactuando con otros tipos de células.

There's been many people

Mucha gente ha tratado

trying to grow cells in the lab.

de cultivar células en el laboratorio.

They've tried many different approaches.

Han ensayado diferentes maneras.

They've even tried to grow little mini-organs in the lab.

Incluso han tratado de cultivar pequeños mini-órganos en el laboratorio.

We're not trying to do that here.

Nosotros no estamos tratando de hacerlo.

We're simply trying to recreate

Simplemente tratamos de reproducir,

in this tiny chip

en este pequeño chip,

the smallest functional unit

la unidad funcional más pequeña

that represents the biochemistry,

que representa la bioquímica,

the function and the mechanical strain

la función y las tensiones mecánicas

that the cells experience in our bodies.

que las células experimentan en el cuerpo.

So how does it work? Let me show you.

¿Cómo funciona esto? Permítanme mostrarles.

We use techniques from the computer chip

Usamos tecnología de la industria

manufacturing industry

de chips para computadores

to make these structures at a scale

para fabricar estas estructuras a escala

relevant to both the cells and their environment.

que sean relevantes para las células y para el ambiente.

We have three fluidic channels.

Tenemos tres canales fluidos.

In the center, we have a porous, flexible membrane

En el centro hay una membrana porosa, flexible,

on which we can add human cells

a la que podemos añadirle células humanas,

from, say, our lungs,

por ejemplo, de pulmón,

and then underneath, they had capillary cells,

y luego, por debajo, están las células capilares,

the cells in our blood vessels.

de los vasos sanguíneos.

And we can then apply mechanical forces to the chip

Entonces podemos aplicar fuerzas mecánicas al chip

that stretch and contract the membrane,

para estirar y contraer la membrana,

so the cells experience the same mechanical forces

de tal forma que las células experimenten las mismas fuerzas

that they did when we breathe.

que en el pulmón cuando respiramos.

And they experience them how they did in the body.

Las perciben igual que en el cuerpo humano.

There's air flowing through the top channel,

Fluye aire por el canal superior

and then we flow a liquid that contains nutrients

y luego hacemos circular un líquido con nutrientes

through the blood channel.

por el canal sanguíneo.

Now the chip is really beautiful,

El chip es verdaderamente hermoso,

but what can we do with it?

pero ¿qué podemos hacer con él?

We can get incredible functionality

Se puede tener una funcionalidad increíble

inside these little chips.

dentro de estos pequeños chips.

Let me show you.

Voy a mostrarles.

We could, for example, mimic infection,

Por ejemplo, podríamos simular una infección,

where we add bacterial cells into the lung.

añadiendo unas células bacteriales al pulmón

then we can add human white blood cells.

para luego añadirle glóbulos blancos humanos.

White blood cells are our body's defense

Los glóbulos blancos son la defensa corporal

against bacterial invaders,

contra las bacterias invasoras.

and when they sense this inflammation due to infection,

Cuando sienten la inflamación producida por la infección,

they will enter from the blood into the lung

entran desde la sangre hasta el pulmón

and engulf the bacteria.

y engullen la bacteria.

Well now you're going to see this happening

Ahora verán cómo sucede esto

live in an actual human lung on a chip.

en vivo, en un pulmón humano en un chip.

We've labeled the white blood cells so you can see them flowing through,

Hemos marcado los glóbulos blancos para que puedan ver cómo se mueven

and when they detect that infection,

y cuando detectan la infección

they begin to stick.

empiezan a pegarse.

They stick, and then they try to go into the lung

Se aglutinan y tratan de ir al lado del pulmón

side from blood channel.

desde el canal de la sangre.

And you can see here, we can actually visualize

Pueden ver aquí realmente

a single white blood cell.

un glóbulo blanco, solo.

It sticks, it wiggles its way through

Se pega, se mueve para avanzar

between the cell layers, through the pore,

entre las capas de células, por uno de los poros,

comes out on the other side of the membrane,

sale al otro lado de la membrana,

and right there, it's going to engulf the bacteria

y ahí mismo va a engullirse la bacteria,

labeled in green.

marcada en verde.

In that tiny chip, you just witnessed

Ya Uds. han sido testigos, en ese diminuto chip

one of the most fundamental responses

de una de las respuestas fundamentales

our body has to an infection.

que el cuerpo tiene ante una infección.

It's the way we respond to -- an immune response.

Esta es la manera como reaccionamos... la respuesta inmunológica.

It's pretty exciting.

Es bien emocionante.

Now I want to share this picture with you,

Ahora compartiré esta foto con Uds.,

not just because it's so beautiful,

no solo porque es hermosa,

but because it tells us an enormous amount of information

sino porque nos da una gran cantidad de información

about what the cells are doing within the chips.

sobre lo que las células hacen dentro de los chips.

It tells us that these cells

Nos están diciendo que

from the small airways in our lungs,

en los pequeños conductos de los pulmones,

actually have these hairlike structures

están estas estructuras como pelitos,

that you would expect to see in the lung.

como pueden verse en el pulmón.

These structures are called cilia,

Esas estructuras se llaman "cilios"

and they actually move the mucus out of the lung.

y se encargan de retirar el moco del pulmón.

Yeah. Mucus. Yuck.

Sí, moco. Ugh.

But mucus is actually very important.

Pero el moco es en realidad bien importante,

Mucus traps particulates, viruses,

porque atrapa partículas, virus,

potential allergens,

alergenos potenciales.

and these little cilia move

Estos pequeños cilios se mueven

and clear the mucus out.

y extraen el moco.

When they get damaged, say,

Cuando se deterioran, por ejemplo,

by cigarette smoke for example,

por el humo del cigarrillo,

they don't work properly, and they can't clear that mucus out.

no funcionan bien y no logran eliminar el moco.

And that can lead to diseases such as bronchitis.

Esto puede conducir a enfermedades como bronquitis.

Cilia and the clearance of mucus

Los cilios y la extracción del moco

are also involved in awful diseases like cystic fibrosis.

tienen que ver con otras terribles enfermedades como la fibrosis quística.

But now, with the functionality that we get in these chips,

Pero ahora, con lo que hemos logrado con estos chips,

we can begin to look

podemos comenzar a buscar

for potential new treatments.

nuevos posibles tratamientos.

We didn't stop with the lung on a chip.

No hemos parado ahí, con el pulmón en el chip.

We have a gut on a chip.

Tenemos un intestino en un chip.

You can see one right here.

Aquí pueden verlo.

And we've put intestinal human cells

Hemos colocado células de intestino humano

in a gut on a chip,

en este chip.

and they're under constant peristaltic motion,

Están bajo constante movimiento peristáltico,

this trickling flow through the cells,

con este flujo por goteo.

and we can mimic many of the functions

Podemos simular muchas de las funciones

that you actually would expect to see

que pueden verse

in the human intestine.

en el intestino humano.

Now we can begin to create models of diseases

Ahora podemos comenzar a crear modelos de enfermedades

such as irritable bowel syndrome.

como el síndrome de colon irritable.

This is a disease that affects

Esta es una enfermedad que afecta

a large number of individuals.

a muchas personas.

It's really debilitating,

Es debilitante

and there aren't really many good treatments for it.

y en verdad no hay buenos tratamientos.

Now we have a whole pipeline

Ahora tenemos toda una gran fuente

of different organ chips

de diversos chips de órganos

that we are currently working on in our labs.

actualmente funcionando en el laboratorio.

Now, the true power of this technology, however,

La verdadera fuerza de esta tecnología, sin embargo,

really comes from the fact

realmente viene de la posibilidad

that we can fluidically link them.

de acoplarlos de manera fluida.

There's fluid flowing across these cells,

Hay un líquido que circula por estas células

so we can begin to interconnect

por lo que podemos comenzar a interconectar

multiple different chips together

muchos chips diferentes para conformar

to form what we call a virtual human on a chip.

lo que llamamos un "humano virtual en un chip".

Now we're really getting excited.

Esto nos emociona.

We're not going to ever recreate a whole human in these chips,

Jamás vamos a recrear todo un cuerpo humano en estos chips,

but what our goal is is to be able to recreate

pero nuestro propósito es poder llegar a una

sufficient functionality

suficiente funcionalidad

so that we can make better predictions

como para hacer mejores predicciones

of what's going to happen in humans.

de lo que puede suceder en humanos de verdad.

For example, now we can begin to explore

Por ejemplo, podemos comenzar a explorar

what happens when we put a drug like an aerosol drug.

lo que pasa cuando ponemos una medicina en aerosol.

Those of you like me who have asthma, when you take your inhaler,

Algunos de Uds. que tienen asma como yo, tienen que usar inhaladores.

we can explore how that drug comes into your lungs,

Se puede ahora examinar cómo opera ese medicamento en los pulmones,

how it enters the body,

cómo entra al cuerpo

how it might affect, say, your heart.

y cómo puede afectar el corazón, por ejemplo.

Does it change the beating of your heart?

¿Podrá cambiar el ritmo del corazón?

Does it have a toxicity?

¿Será tóxico?

Does it get cleared by the liver?

¿Sera filtrado por el hígado?

Is it metabolized in the liver?

¿Se metabolizará en el hígado?

Is it excreted in your kidneys?

¿Se eliminará en los riñones?

We can begin to study the dynamic

Podremos comenzar a estudiar la respuesta

response of the body to a drug.

dinámica del cuerpo ante cierta medicina.

This could really revolutionize

Esto podrá causar una revolución

and be a game changer

y cambiar las reglas del juego,

for not only the pharmaceutical industry,

no solo en la industria farmacéutica,

but a whole host of different industries,

sino en una cantidad de otras industrias,

including the cosmetics industry.

incluida la de los cosméticos.

We can potentially use the skin on a chip

Es posible que podamos usar piel en un chip

that we're currently developing in the lab

que estamos desarrollando en el laboratorio, ahora,

to test whether the ingredients in those products

para probar si los ingredientes de los productos

that you're using are actually safe to put on your skin

que están en uso en la actualidad, son suficientemente seguros para la piel

without the need for animal testing.

sin necesidad de hacer ensayos en animales.

We could test the safety

Podemos investigar la seguridad

of chemicals that we are exposed to

de los productos químicos a los que nos exponemos

on a daily basis in our environment,

diariamente en el ambiente,

such as chemicals in regular household cleaners.

tales como los que están en detergentes comunes para el hogar.

We could also use the organs on chips

Podremos usar esos órganos en chips

for applications in bioterrorism

para aplicaciones en bioterrorismo

or radiation exposure.

o exposición a la radiación.

We could use them to learn more about

Podemos usarlos para conocer más de

diseases such as ebola

enfermedades como el ébola

or other deadly diseases such as SARS.

o algunas otras mortales como el SARS (síndrome respiratorio agudo severo),

Organs on chips could also change

Los órganos en chips pueden cambiar

the way we do clinical trials in the future.

la manera de hacer ensayos clínicos en el futuro.

Right now, the average participant

En la actualidad, el participante promedio

in a clinical trial is that: average.

en un ensayo clínico es eso mismo; promedio.

Tends to be middle aged, tends to be female.

La tendencia es que tenga edad media, que sea mujer.

You won't find many clinical trials

No se encuentran muchos estudios clínicos

in which children are involved,

en los que se incluyan niños,

yet every day, we give children medications,

y sin embargo les damos medicinas a los niños todo el tiempo,

and the only safety data we have on that drug

solo con información de seguridad sobre sus efectos

is one that we obtained from adults.

en adultos.

Children are not adults.

Los niños no son adultos.

They may not respond in the same way adults do.

Pueden no responder de la misma manera que los adultos.

There are other things like genetic differences

Hay otros aspectos, como las diferencias genéticas

in populations

en poblaciones,

that may lead to at-risk populations

que pueden llevar a situaciones de riesgo

that are at risk of having an adverse drug reaction.

en ciertos grupos o que podrían llevar a reacciones adversas.

Now imagine if we could take cells from all those different populations,

Pueden imaginarse que tomamos células de esos diferentes grupos poblacionales,

put them on chips,

las ponemos en chips,

and create populations on a chip.

y obtenemos poblaciones en chips.

This could really change the way

Esto puede verdaderamente cambiar la manera

we do clinical trials.

de hacer pruebas clínicas.

And this is the team and the people that are doing this.

Este es el grupo de personas que están haciendo todo esto.

We have engineers, we have cell biologists,

Tenemos ingenieros, biólogos celulares,

we have clinicians, all working together.

médicos clínicos, todos trabajando en equipo.

We're really seeing something quite incredible

Estamos presenciando algo realmente increíble

at the Wyss Institute.

en el Instituto ViS.

It's really a convergence of disciplines,

Es una verdadera convergencia de disciplinas,

where biology is influencing the way we design,

en la que la biología está influenciando nuestra manera de diseñar,

the way we engineer, the way we build.

de planificar, de construir.

It's pretty exciting.

Es bien emocionante.

We're establishing important industry collaborations

Estamos estableciendo importantes colaboraciones con industrias,

such as the one we have with a company

tales como la que tenemos con una compañía

that has expertise in large-scale digital manufacturing.

experta en fabricación digital a gran escala.

They're going to help us make,

Nos van a ayudar a hacer,

instead of one of these,

no uno de estos, sino

millions of these chips,

millones de estos chips,

so that we can get them into the hands

para ponerlos en manos de

of as many researchers as possible.

tantos investigadores como sea posible.

And this is key to the potential of that technology.

Esta es la clave del potencial de esta tecnología.

Now let me show you our instrument.

Permítanme que les muestre nuestro instrumento.

This is an instrument that our engineers

Este es el instrumento que nuestros ingenieros

are actually prototyping right now in the lab,

van a producir en forma de prototipo en el laboratorio,

and this instrument is going to give us

que nos va a proporcionar

the engineering controls that we're going to require

los controles técnicos necesarios

in order to link 10 or more organ chips together.

para interconectar 10 o más órganos en chips.

It does something else that's very important.

También puede hacer algo más, muy importante.

It creates an easy user interface.

Creará una interfaz de fácil uso para el usuario.

So a cell biologist like me can come in,

De modo que un biólogo celular como yo, puede entrar,

take a chip, put it in a cartridge

tomar un chip, ponerlo en un cartucho,

like the prototype you see there,

como el prototipo que aquí vemos,

put the cartridge into the machine

poner el cartucho en la máquina,

just like you would a C.D.,

como si fuera un disco CD,

and away you go.

y ¡listo!

Plug and play. Easy.

Plug and play. Así no más,

Now, let's imagine a little bit

Ahora imaginemos brevemente

what the future might look like

lo que se verá en el futuro

if I could take your stem cells

si se logra tomar células madre

and put them on a chip,

y se colocan en un chip,

or your stem cells and put them on a chip.

tus células madre en un chip.

It would be a personalized chip just for you.

Sería un chip personalizado solo tuyo.

Now all of us in here are individuals,

Todos nosotros, aquí, somos individuos,

and those individual differences mean

con diferencias importantes que implican

that we could react very differently

que podemos reaccionar de distintas maneras

and sometimes in unpredictable ways to drugs.

y algunas veces de forma impredecible, ante ciertas medicinas.

I myself, a couple of years back, had a really bad headache,

Yo misma, hace un par de años, tuve un dolor cabeza muy fuerte,

just couldn't shake it, thought, "Well, I'll try something different."

que no podía quitármelo. Pensé, "Bien, probaré algo diferente".

I took some Advil. Fifteen minutes later,

Tomé Advil y quince minutos después,

I was on my way to the emergency room

iba en camino a la sala de emergencias

with a full-blown asthma attack.

con un tremendo ataque de asma.

Now, obviously it wasn't fatal,

Bueno, obviamente no fue fatal.

but unfortunately, some of these

Pero desafortunadamente, algunos casos de

adverse drug reactions can be fatal.

reacciones negativas a los medicamentos, pueden ser fatales.

So how do we prevent them?

¿Cómo los podemos prevenir?

Well, we could imagine one day

Bueno, podemos pensar en que algún día

having Geraldine on a chip,

tengamos a Geraldine en un chip,

having Danielle on a chip,

a Danielle en un chip,

having you on a chip.

a Ud. en un chip.

Personalized medicine. Thank you.

Medicina personalizada. Gracias.

(Applause)

(Aplausos)