El dispositiu desenvolupat per l’Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) reprodueix teixit cardíac vascularitzat i permetrà estudiar la toxicitat dels medicaments amb models més precisos i menys experimentació animal. L’ecosistema biomèdic de Bellvitge ha fet un nou pas en la reproducció de teixits humans al laboratori. Investigadors de l’IDIBELL i de l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) han desenvolupat un «cor en un xip», un petit dispositiu que integra teixit cardíac viu generat a partir de cèl·lules mare humanes. A la imatge que encapçala aquesta informació, panoràmica del conjunt sanitari ubicat a Bellvitge.

El model, denominat Heart-on-a-Chip, pretén millorar l’avaluació de la cardiotoxicitat, és a dir, els efectes adversos que alguns medicaments poden provocar al cor. Aquesta toxicitat constitueix una de les principals causes del fracàs de possibles tractaments quan ja han arribat a fases avançades dels assajos clínics.

Segons els investigadors, prop del 90% dels candidats a fàrmacs no aconsegueix superar tot el procés de desenvolupament clínic. Poder anticipar amb més precisió els seus efectes sobre el cor permetria reduir costos, accelerar l’arribada de nous tractaments i evitar que medicaments potencialment útils siguin descartats per una estimació excessiva de la seva toxicitat.

El treball ha estat liderat pel Programa de Medicina Regenerativa de l’IDIBELL, RegenBell, coordinat pel doctor Ángel Raya, en col·laboració amb l’IMB-CNM-CSIC. Els resultats han estat publicats a la revista científica Advanced Healthcare Materials.

Tres tipus de cèl·lules humanes

El cor en miniatura incorpora tres classes de cèl·lules: cardiomiòcits, responsables de la contracció; fibroblasts cardíacs, que proporcionen estructura i consistència al teixit, i cèl·lules endotelials, que recobreixen els vasos sanguinis.

Totes procedeixen d’una mateixa línia de cèl·lules mare pluripotents. Aquesta característica redueix la variabilitat genètica i permet que les interaccions cel·lulars s’aproximin més a les que es produeixen en un organisme humà.

Una de les principals novetats és precisament la incorporació de la capa endotelial. En els models tradicionals, els fàrmacs solen aplicar-se directament sobre els cardiomiòcits. En el nou dispositiu, en canvi, han de travessar primer una barrera vascular, reproduint d’una manera més realista l’arribada d’un medicament al cor a través de la circulació coronària.

El xip està format per un sistema de canals microfluídics dissenyat i fabricat íntegrament a les instal·lacions de l’IMB-CNM-CSIC. Aquests canals permeten organitzar el cultiu de les diferents cèl·lules i controlar el flux de nutrients i compostos, creant un entorn dinàmic més pròxim a la fisiologia humana.

La barrera vascular protegeix el teixit cardíac

Per comprovar-ne el funcionament, l’equip ha utilitzat, entre altres medicaments, la doxorubicina, un tractament contra el càncer la cardiotoxicitat del qual està àmpliament documentada.

En els models sense cèl·lules endotelials, els cardiomiòcits van experimentar un deteriorament estructural i funcional important. En canvi, quan el teixit cardíac estava protegit per la capa vascular, va mantenir bona part de la seva capacitat de contracció i de la seva organització cel·lular.

Els resultats apunten que l’endoteli pot exercir un efecte protector davant de determinats compostos. També suggereixen que alguns sistemes experimentals simplificats podrien sobreestimar els danys cardíacs i provocar l’abandonament prematur de tractaments prometedors.

Els òrgans en un xip encara es troben en fase d’investigació i la seva implantació industrial no està plenament consolidada. Tanmateix, permeten treballar directament amb cèl·lules humanes i es presenten com una alternativa per reduir progressivament l’ús d’animals en els assajos preclínics.

Del teixit cardíac bioimprès al cor en miniatura

El nou dispositiu dona continuïtat a una de les línies estratègiques de l’IDIBELL: la creació de teixits humans cada vegada més complexos mitjançant cèl·lules mare, bioenginyeria i medicina regenerativa.

El juny de 2025, l’equip de RegenBell ja va aconseguir generar, mitjançant bioimpressió 3D, un pegat de teixit cardíac capaç de sobreviure i bategar correctament durant almenys un mes després de ser implantat experimentalment.

Amb el cor en un xip, els investigadors avancen ara des de la construcció de teixit cardíac cap a un model vascularitzat i preparat per analitzar la resposta als medicaments. La finalitat no és crear un òrgan destinat directament a un trasplantament, sinó disposar d’una plataforma de laboratori més fiable per comprendre malalties, provar tractaments i estudiar-ne els possibles efectes secundaris.

L’avenç coincideix amb el lideratge clínic de l’Hospital Universitari de Bellvitge en el tractament de les malalties cardiovasculars més greus. Durant el 2025, el centre va realitzar 31 trasplantaments de cor, el seu millor registre històric i pràcticament el 48% de tots els efectuats a Catalunya. Tretze d’aquests òrgans procedien de donants en asistòlia.

Lideratge en trasplantaments

En conjunt, Bellvitge va dur a terme 295 trasplantaments de ronyó, cor i fetge en adults, un 3,5% més que l’any anterior. L’hospital va encapçalar a Catalunya tant els trasplantaments cardíacs com els renals, amb 207 intervencions de ronyó.

A aquesta activitat assistencial s’hi afegeix la investigació per millorar la supervivència i la qualitat de vida dels pacients trasplantats. L’IDIBELL i l’hospital impulsen un projecte destinat a afavorir la tolerància immunològica després d’un trasplantament renal i reduir el risc de rebuig i la dependència dels tractaments immunosupressors.

Els equips de Bellvitge també han identificat mecanismes cel·lulars relacionats amb la recuperació de la funció del ronyó trasplantat i participen en investigacions sobre insuficiència cardíaca avançada, dispositius d’assistència ventricular i predicció de complicacions abans d’implantar un cor artificial.

El cor en un xip reforça així la connexió entre el laboratori i la pràctica clínica que caracteritza el campus sanitari de Bellvitge. En un mateix entorn conviuen la creació de teixits humans experimentals, l’avaluació de nous medicaments i una de les activitats trasplantadores més importants del sistema sanitari català.