Eliana Steinberg era farmacéutica, hasta que se cansó de ver sufrir a los pacientes sin poder ayudarlos. Cambió de rumbo, se convirtió en investigadora y ahora, a los 28 años, es la impulsora de un diminuto chip que prueba varios tratamientos sobre un mismo tumor en un tiempo récord, y descifra cuál funcionará mejor.
Eliana Steinberg era farmacéutica en Jerusalem cuando se encontró con un paciente que le cambió la vida: “Tenía cáncer de próstata en estado avanzado con metástasis, y venía a la farmacia varias veces al mes. Desarrollé relaciones personales con él. y su esposa”, le dice a Calcalist. “Fue realmente triste ver ante mis ojos el avance de su enfermedad y su impotencia, sobre todo cuando se enfrentaba a tratamientos difíciles, de los que no estaba nada seguro de que fueran a tener éxito. Quería ayudarlo prácticamente con la enfermedad en sí, más allá de dando explicaciones sobre cómo tomar los medicamentos. Quería aliviar su sufrimiento”.
Steinberg decidió postularse para una maestría en una pista de excelencia en nanotecnología en la Escuela de Farmacia de la Universidad Hebrea. Desde entonces, los estudios se han convertido en un doctorado, y en los últimos cuatro años desarrolló un método que puede causar una gran revolución en la forma en que se trata a los pacientes con cáncer: un chip transparente, que con la ayuda de una pequeña muestra de un tumor canceroso examina una serie de posibles tratamientos para ver cuál de ellos es el más eficaz con los resultados obtenidos, y en un tiempo récord, menos de dos semanas.
“Hoy en día, es posible saber si los pacientes están respondiendo a un determinado tratamiento solo después de algunas semanas o meses”, explica Steinberg. “Es triste porque para algunos de ellos, cuando llegan a esta etapa, no les queda tiempo para probar otros tratamientos y pierden la oportunidad de recibir el tratamiento adecuado para ellos. Además, mientras desarrollan metástasis, sus cuerpos se debilitan aún más por los tratamientos de quimioterapia y su capacidad para hacer frente al siguiente tratamiento disminuye. Mi método está diseñado para superar esta limitación”.
El desarrollo, que se realizó bajo la dirección de la Prof. Ofra Benny, ya está siendo utilizado por pacientes oncológicos del Hospital Hadassah bajo la aprobación del Comité de Helsinki, que aprueba experimentos en humanos. En el próximo año, se establecerá una empresa comercial sobre la base del desarrollo, incluso antes de que entre en el proceso de aprobación regulatoria. Mientras tanto, el chip le valió a Steinberg la prestigiosa beca Adams de 100.000 shekels, que recibió la semana pasada. “Estamos hablando de cientos de tratamientos que se pueden probar en un tiempo relativamente corto”, explica el Prof. Moshe Oren, bioquímico e investigador del cáncer en el Instituto Weizmann y presidente del comité directivo y de selección del programa de becas. que se comparte con la Academia de Ciencias y Humanidades de Israel. “Una vez que se pruebe la eficacia del desarrollo de Eliana, sin duda tendrá un efecto de gran alcance para los pacientes con cáncer”.
¿Cómo funciona el modelo de “tumor en un chip” desarrollado por Steinberg? Se extrae un trozo de tejido de unos pocos milímetros del tumor y se descompone en el laboratorio en cientos de células individuales. Utilizando la técnica de placas de Petri en 3D, se reconstruyen cientos de “modelos” del tejido original a partir de estas células, que contienen todas sus células: cáncer y tejido circundante. Los cientos de tejidos regenerados (llamados “esferoides”) se insertan en un chip dentro del cual hay varios canales, en cada uno de los cuales se administra un fármaco diferente a los tejidos. Después de aproximadamente una semana, se examinan los resultados de los distintos tratamientos y se concluye cuál es el más efectivo contra el tumor.
El modelo desarrollado por Steinberg pertenece a la rama de la microfluídica, un campo de investigación que combina ingeniería, física, química, microtecnología y biotecnología, y se ocupa del comportamiento y control de líquidos en diminutas dimensiones, del tamaño de micras. Por ejemplo, la NASA utiliza un “laboratorio en un chip”, un chip de silicio que contiene tubos de ensayo en miniatura y sensores de seguimiento, a los que se dirigen materiales experimentales como cultivos, bacterias y productos químicos, entre otras cosas para escanear ADN y moléculas orgánicas en busca de señales de vida en el espacio.
“Órgano en un chip” -un chip en el que crecen tejidos de varios órganos- es un paso más en la evolución del campo, que combina las ventajas de los experimentos en probeta (in vitro) con los experimentos en animales (in vivo): por un lado, existe un experimento en tejido vivo sin dañar a los animales en un proceso que puede llevar mucho tiempo y terminar en fracaso y, por otro lado, las condiciones del laboratorio permiten experimentos ilimitados sin dañar a los pacientes. La esperanza es que en el futuro esta tecnología reemplace a los animales de laboratorio en los procesos de desarrollo de fármacos y pruebas de toxinas.
“Una de las cosas que más me gusta de mi investigación es que es muy clínica, no es que esté investigando algo abstracto y quizás luego sea algo aplicable, es realmente práctico, vienes y ves los resultados en la clínica”, dice Steinberg. “Lo ideal para mí es que mi chip se convierta en algo accesible al público como parte de la rutina del tratamiento del cáncer”.
Corrió y entró por la ventana
Lo más sorprendente del currículum de Steinberg es su edad: solo 28 años. “Hay personas que comienzan su doctorado mucho después de los 30 años, y hay quienes corren, como Eliana”, dice de ella la Prof. Oren. Steinberg la califica con una sonrisa de que “Solo se me considera un poco más joven en el laboratorio, y no de una manera extrema”.
Nació en el seno de una familia religiosa, hija de una pareja que inmigró de los Estados Unidos, la menor de seis hermanos. Creció en Jerusalem y todavía vive allí. Después de completar su servicio nacional, donde ayudó a estudiantes con dificultades de aprendizaje y nuevos inmigrantes, estudió una licenciatura en farmacia en la Universidad Hebrea, donde se graduó con honores.
“Es importante para mí que mi trabajo sea significativo y que pueda ver cómo ayudo a las personas directamente. Quería combinar la teoría con la práctica”, dice. “Ser farmacéutico es como tener las botas en el suelo, sentí que realmente veo a los pacientes y sus necesidades y me conecto con ellos a nivel personal. Me hizo querer ayudarlos aún más”.
Entonces, ¿por qué no estudiaste medicina?
“Buscaba menos el contacto directo con los pacientes y más interés en desarrollar tratamientos. La farmacia me parecía una profesión interesante e importante con trabajo”.
¿Qué tenía ese paciente de la farmacia que te empujó hacia la investigación?
“Más allá de la conexión personal, ese paciente tenía un tipo de cáncer que se considera que se puede tratar, y no del tipo fatal donde no hay posibilidad de ayudarlo. Por lo tanto, me entristeció verlo en su condición, sabiendo que todo esto se hubiera evitado si hubiera sido diagnosticado antes, y no en una etapa avanzada con metástasis. Me sentí impotente porque no tenía forma de ayudarlo”.
¿Cómo llega un farmacéutico a desarrollar chips en la investigación del cáncer?
“De hecho, es una transición no trivial”, explica la profesora Ofra Benny, directora del laboratorio de nanomedicina de la Escuela de Farmacia de la Facultad de Medicina de la Universidad Hebrea y supervisora de Steinberg. “Eliana está en un camino de excelencia en nanotecnología, una de cuyas fortalezas es que expone a los estudiantes a muchas disciplinas relacionadas con los materiales y la ingeniería. Pero su caso es mucho más que eso, es una persona decidida y creativa. Si algo no funciona, ella encontrará la manera de hacerlo funcionar. Si una puerta se le cierra, ella entra por la ventana. Esto es algo que no todos los estudiantes saben hacer. Y ella fusiona la farmacia con el campo de la ingeniería y el conocimiento de diseño gráfico 3D que adquirió. El cielo es el límite para ella”.
Steinberg se unió al laboratorio de Benny en octubre de 2018, aproximadamente un año después de que el laboratorio comenzara a desarrollar un órgano en un chip, y contribuyó a impulsar significativamente la investigación. “Mi tecnología hace posible ajustar el tamaño del chip exactamente a la cantidad de tejido que quiero analizar y a la cantidad de quimioterapia que necesito probar en diferentes combinaciones y concentraciones”, explica, “es un método muy conveniente que se ajusta exactamente a cada experimento”.
El método para crear los esferoides, esos tejidos reconstruidos que se producen en el laboratorio a partir de cada muestra de células cancerosas del paciente, tampoco es evidente. “Los esferoides, que normalmente se forman en un día, pueden producirse dentro del chip o insertarse en el chip desde el exterior”, explica Benny. “La estructura del chip que desarrollamos y los materiales hacen que las células cancerosas prefieran adherirse entre sí en lugar de extenderse sobre una superficie, por lo que de forma autónoma producen una estructura esférica tridimensional, en lugar de la estructura de las células sobre una superficie que es común en los experimentos. Esta es una diferencia crítica, porque en la estructura esférica comienzan a comportarse de manera similar a cómo se comportan las células cancerosas en el cuerpo en términos de metabolismo, oxidación y más”.
El chip de Steinberg tuvo que superar algunos obstáculos técnicos importantes en el camino. “Había preocupación de que el chip fuera tóxico para las células, porque está hecho de plástico y puede secretar sustancias tóxicas, por lo que mi protocolo hace que las sustancias no lo sean”, explica Steinberg. “Además, teníamos que asegurarnos de que el chip fuera transparente para poder fotografiarlo con un microscopio, encontrar una manera de abrir y extraer fácilmente el tumor sin fugas y permitir que las células crecieran durante un dentro de él. Finalmente, pude desarrollar una tecnología que permite todas estas características y también imprimir el chip en una impresora 3D rápidamente, en dos horas”.
¿Cómo sabe un farmacéutico diseñar un chip que se imprime en una impresora 3D?
“Estudié por mi cuenta. No había ningún curso de diseño en mis estudios, por lo que otro estudiante de doctorado en el laboratorio, que se especializa en impresión 3D, me introdujo en este mundo. Siento que realmente he sido afortunada porque disfruto del diseño, amo pensamiento creativo, el desafío de superar las limitaciones de la impresora y el chip, y el desafío con todo lo necesario para lograr el objetivo. Como el chip es personalizado, tengo que pensar en un diseño diferente, según las necesidades de la investigación”.
Lo haces parecer simple, pero es realmente complejo para alguien que no proviene del campo de la ingeniería
“Para alguien que viene de la ingeniería, es más fácil solo en términos de saber cómo usar el software; es algo que me tomó horas al principio. Pero ese ingeniero todavía carecía de experiencia en biología y especialmente la comprensión de lo que necesita el tejido vivo. Entonces, en cualquier caso, el desarrollo del chip requiere una mirada a ambos mundos, tanto la ingeniería como la biología”.
De la farmacia al espacio exterior
A pesar de la aceleración de su investigación, el campo del “órgano en un chip” todavía está solo al comienzo de su viaje comercial: hay varias empresas en el mercado (principalmente la holandesa Mimetas y la española Beonchip, junto con la israelí Tissue Dynamics del Prof. Yaakov Nahmias).
“Una de las desventajas de las tecnologías de la competencia es que requieren una muestra de una gran cantidad de material del tumor del paciente”, explica Benny. “Con nuestro método, maximizamos el área, lo que significa que podemos usar una cantidad muy pequeña de tejido de una manera muy eficiente, en la que podemos probar un máximo de fármacos. También tenemos la ventaja del análisis dinámico, lo que significa que podemos mirar tejidos y analizarlos en diferentes momentos, y esto tiene una gran importancia para examinar cómo reacciona el paciente a los medicamentos. También podemos jugar con los diseños de acuerdo con la necesidad de la investigación: imprimir en el laboratorio nos permite controlar formas geométricas, lo que otros no han podido hacer con los métodos estándar”.
Estás describiendo un gran avance aquí
“Este es definitivamente un avance tecnológico, que podría cambiar las reglas del juego en el campo. Es un campo abarrotado y hay mucha investigación de ‘órgano en un chip’, pero tenemos muchas ventajas únicas, por lo que definitivamente somos optimistas. que nuestro desarrollo dará un impulso al campo de la predicción de fármacos”.
Los chips revolucionarios se encuentran ahora en la fase de validación, habiendo examinado hasta ahora unos 30 tumores de pacientes oncológicos del Hospital Hadassah. “Seguimos constantemente perfeccionando el sistema y haciéndolo aún más sofisticado”, dice Steinberg.
¿Qué más hay que mejorar?
“Principalmente para hacer que el chip sea aún más rápido, es decir, para reducirlo de dos semanas a una semana. Para eso hay que ir a la electroquímica y ajustar el modelo para que tenga tantos indicadores precisos como sea posible desde todo tipo de direcciones”.
Los pacientes con los que trabaja Steinberg en esta etapa son pacientes con cáncer en etapas avanzadas, aquellos cuyas posibilidades de supervivencia son bajas. Por lo tanto, sus experimentos actualmente están probando principalmente la capacidad de contener o ralentizar el crecimiento. Uno de estos pacientes era un niño de 8 años. “Es difícil separar la parte puramente científica de las emociones en un caso así. Recibí tejido tumoral de glioblastoma, el cáncer de cerebro más violento y agresivo, que se desarrolló en él. Entonces, los médicos están tratando de hacer todo lo posible y enviaron muestras del tumor a diferentes laboratorios, incluido el nuestro. Y mientras estaban esperando los resultados de los otros laboratorios, ya pudimos cultivar las células y también identificar a qué tratamientos respondieron y a qué eran resistentes”.
En otro caso, un examen de esferoides desarrollados a partir de una muestra de glioblastoma de un paciente identificó una mutación en el 70 % de ellos, que no se detectó en absoluto en el tumor original. “No es que el tumor original no tuviera la mutación en absoluto, porque no se forma repentinamente dentro de los 20 días”, dice el Dr. Shai Rosenberg, investigador de neurooncología en el Hospital Hadassah Ein Kerem. “Había una cantidad insignificante de células tumorales y la tecnología ayudó a diagnosticarlo. En consecuencia, recomendamos un medicamento que trata esta mutación y funciona de maravilla. Aunque el paciente ya estaba en una etapa avanzada de la enfermedad y solo vivió dos años más, pudimos darle algo de alivio”. Steinberg y Rosenberg presentaron el caso en la conferencia mundial de la Sociedad de Neurooncología.
Tienes una gran responsabilidad sobre tus hombros: determinar qué puede salvar a un paciente con una enfermedad terminal
“Definitivamente siento el peso de la responsabilidad”, dice Steinberg. “Y a veces incluso tengo un poco de miedo de escuchar la respuesta de los médicos, ya sea que hayamos tenido éxito o no. La preocupación por la persona detrás del experimento está constantemente presente. Me alegra mucho que pudiéramos ayudar de alguna manera al paciente. Es muy significativo para mí”.
En diciembre pasado, los chips de Steinberg llegaron incluso al espacio exterior: los esferoides que desarrolló en el laboratorio de la Estación Espacial Internacional se lanzaron como parte de un proyecto de SpacePharma para probar el efecto del fármaco Doxil en las células cancerosas en condiciones de gravedad cero. “La medicina espacial es un campo de investigación joven y realmente interesante”, dice Steinberg. “La idea general es que, a la luz de la intervención humana cada vez mayor en el espacio y la tendencia del turismo espacial, es inevitable que eventualmente también haya cáncer en el espacio, por lo que queremos examinar cómo suceden todos estos procesos en microgravedad, si afectan el curso de la enfermedad y su tratamiento”.
Empezaste en la farmacia y llegaste hasta el espacio. Eso es muy impresionante para una joven de 28 años
“Con el debido respeto a todas las cosas interesantes y desafiantes por las que pasé en el proceso, al final, mi objetivo siempre ha sido ayudar a las personas. Tengo muchas ganas de que nuestro chip sea de dominio público. Será increíble”.
Fuente: Calcalist
