El dispositivo desarrollado por el Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL)reproduce tejido cardíaco vascularizado y permitirá estudiar la toxicidad de los medicamentos con modelos más precisos y menos experimentación animal. El ecosistema biomédico de Bellvitge ha dado un nuevo paso en la reproducción de tejidos humanos en el laboratorio. Investigadores del IDIBELL y del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) han desarrollado un “corazón en un chip”, un pequeño dispositivo que integra tejido cardíaco vivo generado a partir de células madre humanas. En la imagen que encabeza esta información, panorámica del conjunto sanitario ubicado en Bellvitge.

El modelo, denominado Heart-on-a-Chip, pretende mejorar la evaluación de la cardiotoxicidad, es decir, los efectos adversos que algunos medicamentos pueden provocar en el corazón. Esta toxicidad constituye una de las principales causas del fracaso de posibles tratamientos cuando ya han llegado a fases avanzadas de los ensayos clínicos.

Según los investigadores, cerca del 90% de los candidatos a fármacos no consigue superar todo el proceso de desarrollo clínico. Poder anticipar con mayor precisión sus efectos sobre el corazón permitiría reducir costes, acelerar la llegada de nuevos tratamientos y evitar que medicamentos potencialmente útiles sean descartados por una estimación excesiva de su toxicidad.

El trabajo ha sido liderado por el Programa de Medicina Regenerativa del IDIBELL, RegenBell, coordinado por el doctor Ángel Raya, en colaboración con el IMB-CNM-CSIC. Los resultados han sido publicados en la revista científica Advanced Healthcare Materials.

Tres tipos de células humanas

El corazón en miniatura incorpora tres clases de células: cardiomiocitos, responsables de la contracción; fibroblastos cardíacos, que proporcionan estructura y consistencia al tejido; y células endoteliales, que recubren los vasos sanguíneos.

Todas ellas proceden de una misma línea de células madre pluripotentes. Esta característica reduce la variabilidad genética y permite que las interacciones celulares se aproximen más a las que se producen en un organismo humano.

Una de las principales novedades es precisamente la incorporación de la capa endotelial. En los modelos tradicionales, los fármacos suelen aplicarse directamente sobre los cardiomiocitos. En el nuevo dispositivo, en cambio, deben atravesar primero una barrera vascular, reproduciendo de forma más realista la llegada de un medicamento al corazón a través de la circulación coronaria.

El chip está formado por un sistema de canales microfluídicos diseñado y fabricado íntegramente en las instalaciones del IMB-CNM-CSIC. Estos canales permiten organizar el cultivo de las diferentes células y controlar el flujo de nutrientes y compuestos, creando un entorno dinámico más próximo a la fisiología humana.

La barrera vascular protege el tejido cardíaco

Para comprobar su funcionamiento, el equipo ha utilizado, entre otros medicamentos, la doxorrubicina, un tratamiento contra el cáncer cuya cardiotoxicidad está ampliamente documentada.

En los modelos sin células endoteliales, los cardiomiocitos experimentaron un importante deterioro estructural y funcional. Por el contrario, cuando el tejido cardíaco estaba protegido por la capa vascular, mantuvo buena parte de su capacidad de contracción y de su organización celular.

Los resultados apuntan a que el endotelio puede ejercer un efecto protector frente a determinados compuestos. También sugieren que algunos sistemas experimentales simplificados podrían sobreestimar los daños cardíacos y provocar el abandono prematuro de tratamientos prometedores.

Los órganos en un chip se encuentran todavía en fase de investigación y su implantación industrial no está plenamente consolidada. Sin embargo, permiten trabajar directamente con células humanas y se presentan como una alternativa para reducir progresivamente el uso de animales en los ensayos preclínicos.

Del tejido cardíaco bioimpreso al corazón en miniatura

El nuevo dispositivo da continuidad a una de las líneas estratégicas del IDIBELL: la creación de tejidos humanos cada vez más complejos mediante células madre, bioingeniería y medicina regenerativa.

En junio de 2025, el equipo de RegenBell ya consiguió generar mediante bioimpresión 3D un parche de tejido cardíaco capaz de sobrevivir y latir correctamente durante al menos un mes después de ser implantado experimentalmente.

Con el corazón en un chip, los investigadores avanzan ahora desde la construcción de tejido cardíaco hacia un modelo vascularizado y preparado para analizar la respuesta a medicamentos. La finalidad no es crear un órgano destinado directamente a un trasplante, sino disponer de una plataforma de laboratorio más fiable para comprender enfermedades, probar tratamientos y estudiar sus posibles efectos secundarios.
El avance coincide con el liderazgo clínico del Hospital Universitario de Bellvitge en el tratamiento de las enfermedades cardiovasculares más graves. Durante 2025, el centro realizó 31 trasplantes de corazón, su mejor registro histórico y prácticamente el 48% de todos los efectuados en Cataluña. Trece de esos órganos procedían de donantes en asistolia.

Liderazgo en trasplantes

En conjunto, Bellvitge llevó a cabo 295 trasplantes de riñón, corazón e hígado en adultos, un 3,5% más que el año anterior. El hospital encabezó en Cataluña tanto los trasplantes cardíacos como los renales, con 207 intervenciones de riñón.

A esta actividad asistencial se suma la investigación para mejorar la supervivencia y la calidad de vida de los pacientes trasplantados. El IDIBELL y el hospital impulsan un proyecto destinado a favorecer la tolerancia inmunológica después de un trasplante renal y reducir el riesgo de rechazo y la dependencia de los tratamientos inmunosupresores.

Los equipos de Bellvitge también han identificado mecanismos celulares relacionados con la recuperación de la función del riñón trasplantado y participan en investigaciones sobre insuficiencia cardíaca avanzada, dispositivos de asistencia ventricular y predicción de complicaciones antes de implantar un corazón artificial.

El corazón en un chip refuerza así la conexión entre el laboratorio y la práctica clínica que caracteriza al campus sanitario de Bellvitge. En un mismo entorno conviven la creación de tejidos humanos experimentales, la evaluación de nuevos medicamentos y una de las mayores actividades trasplantadoras del sistema sanitario catalán.