Liana Steinberg trabajaba en una farmacia de Jerusalem cuando se encontró con un paciente que cambió su vida: “Tenía cáncer de próstata en etapa avanzada, con metástasis, y venía a la farmacia varias veces al mes. Tuve relación con él y con su esposa”, cuenta esta joven farmacéutica.
“Fue realmente triste ver frente a mis ojos la progresión de su enfermedad y la impotencia, especialmente cuando se enfrentaba a tratamientos difíciles, que no estaba del todo seguro de que tendrían éxito. Quería ayudarlo de manera práctica, con la enfermedad en sí, más allá de dar explicaciones sobre cómo tomar los medicamentos. Quería aliviar su sufrimiento”, añade Liana.
Fue entonces que Liana Steinberg decidió obtener una maestría en nanotecnología en la Escuela de Farmacia de la Universidad Hebrea. Desde entonces, sus estudios se han convertido en un Doctorado, y en los últimos cuatro años ha desarrollado un método que podría revolucionar la forma en que se trata a los pacientes con cáncer: un chip transparente que, con una muestra mínima de un tumor canceroso, examina una serie de posibles tratamientos para ver cuál de ellos es el más efectivo, y en un tiempo récord, pues los resultados se obtienen en menos de dos semanas.
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"No me alcanzaba con explicarles a los pacientes cómo tomar el medicamento. En realidad quería aliviar su sufrimiento", dice Liana.
(Calcalist)
"Hoy en día, es posible saber si los pacientes responden a un tratamiento en particular después de unas pocas semanas o meses", explica Steinberg. "Es triste porque, para algunos de ellos, cuando llegan a esta etapa no queda tiempo para probar otros tratamientos, y pierden la oportunidad de obtener el que era adecuado para ellos. Además, mientras desarrollan metástasis, su cuerpo se vuelve aún más débil por los tratamientos de quimioterapia, y disminuye su capacidad para hacer frente a la siguiente etapa. Mi método está destinado a eludir esta limitación", añadió.
El desarrollo, que se llevó a cabo bajo la supervisión de la profesora Ofra Benny, ya se está utilizando en pacientes oncológicos del Hospital Hadassah bajo la aprobación del Comité de Helsinki, que aprueba los ensayos 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 ha valido a Steinberg la prestigiosa Beca Adams de NIS 100,000, que se le otorgará esta noche. "Estos son cientos de tratamientos que se pueden probar en un tiempo relativamente corto", explica el profesor Moshe Oren, bioquímico, investigador del cáncer en el Instituto Weizmann y presidente del comité directivo y selección del programa de becas, que es compartido por la Academia Nacional de Ciencias y la familia canadiense Adams. "Una vez que se demuestre la efectividad del desarrollo de Eliana, sin duda tendrá un impacto de gran alcance para los pacientes con cáncer".
"Mientras desarrollan metástasis, su cuerpo se vuelve aún más débil por los tratamientos de quimioterapia, y disminuye su capacidad para hacer frente a la siguiente etapa. Mi método está destinado a eludir esta limitación"
¿Cómo funciona el modelo "Tumor On a Chip" desarrollado por Steinberg? Se toma un pedazo de tejido del tumor, de unos pocos milímetros, y en el laboratorio lo descompone en cientos de células individuales. La técnica de la placa de Petri 3D reconstruye cientos de "modelos" del tejido original de estas células, que contienen todas las células: cáncer y tejido circundante. Los cientos de tejidos reconstruidos (llamados "esferoides") se insertan en un chip que contiene varios canales, en cada uno de los cuales se transfiere un medicamento diferente a los tejidos. Después de aproximadamente una semana, se examinan los resultados de los diversos tratamientos y se concluye cuál es el más efectivo contra el tumor.
El modelo desarrollado por Steinberg pertenece al campo de la microfluídica, un campo de investigación que combina ingeniería, física, química, microtecnología y biotecnología, y se ocupa del comportamiento, control y control de líquidos en dimensiones diminutas, del orden de las 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 monitoreo, en el que se bombean materiales experimentales como cultivos, bacterias y productos químicos en mililitros individuales, en parte para escanear ADN y moléculas orgánicas en busca de signos de vida en el espacio.
"Una de las cosas que más me gusta de mi investigación es que es muy clínica, no es que esté investigando algo abstracto y tal vez más adelante sea algo aplicable, es realmente real: vienes y ves los resultados en la clínica", señala Steinberg. "Lo ideal para mí es que mi chip se convierta en algo que sea accesible al público como parte de la rutina de tratamiento del cáncer".
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Steinberg con un trozo del chip que desarrolló. "No teníamos un curso sobre diseño 3D, así que aprendí yo misma a hacerlo".
(Alex Kolomoisky)
"Si a ella le cierras una puerta, entra por la ventana"
Lo más sorprendente del currículum de Steinberg es su edad, tan sólo 28 años. "Hay personas que llegan a sus doctorados mucho después de los 30 años, y hay quienes se postulan, como Eliana", dice el profesor Oren. Con una sonrisa, Steinberg señala que "sólo se me considera un poco joven en el laboratorio, y no de una manera extrema".
Nació en una familia religiosa, hija de inmigrantes de Estados Unidos, la menor de seis hermanos y hermanas. Creció en Jerusalem, donde todavía vive. Después del servicio nacional, en el que ayudó a estudiantes con dificultades de aprendizaje y nuevos inmigrantes, estudió para obtener una licenciatura en farmacia en la Universidad Hebrea, graduándose con honores.
"Es importante para mí que mi trabajo sea significativo y que muestre mi ayuda a las personas de manera directa. Quería combinar la teoría con lo práctico", dice. "Ser farmacéutico es ir al campo, siento que realmente veo a los pacientes y sus necesidades y me conecto con ellos a nivel personal. Me dio ganas de ayudarlos aún más", agregó.
–Entonces, ¿por qué no estudiaste medicina?
–Estaba menos interesada en el contacto directo con los pacientes y más interesada en desarrollar tratamientos. La farmacia me pareció una profesión interesante e importante.
–¿Qué fue de ese paciente de la farmacia que te empujó a hacer la maestría y el doctorado?
–Más allá de la conexión personal, ese paciente tenía un tipo de cáncer que se consideraba que era uno que podía ser tratado, y no de los mortales que no importaba lo que se haga, igualmente no hay posibilidad de ayudarlo. Por eso me entristeció verlo en su condición, sabiendo que todo esto se habría 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?
–Esta es de hecho una transición no trivial –explica la profesora Benny, jefa del laboratorio de nanomedicina de la Facultad de Farmacia de la Facultad de Medicina de la Universidad Hebrea y asesora de Steinberg–. Eliana está en la pista de excelencia de la 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 chica decidida y creativa. Si algo no funciona, encontrará una manera de hacer que funcione. Si cierras una puerta por ello, entra por la ventana. Esto es algo que no todos los estudiantes saben cómo hacer. Y fusiona la buena e importante base de la farmacia con el campo de la ingeniería y el conocimiento del diseño gráfico 3D que ha adquirido. El cielo es el límite para ella".
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Prof. Benny. "Eliana es decidida y creativa, y siempre encontrará una manera de hacer que las cosas funcionen".
(Calcalist)
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 un impulso significativo para el estudio. "Mi tecnología permite ajustar el tamaño del chip exactamente a la cantidad de tejidos que quiero probar, y la cantidad de quimioterapia que necesito probar en diferentes combinaciones y concentraciones", explica. "Es un método muy conveniente que se adapta con precisión a cada experimento", añadió.
El chip de Steinberg tuvo que superar algunos obstáculos técnicos significativos en el camino. "Existía la preocupación de que el chip fuera tóxico para las células, porque estaba hecho de plástico y podría secretar sustancias tóxicas en las células, por lo que mi protocolo hace que los materiales no sean tóxicos", explica Steinberg. "Además, tuvimos que asegurarnos de que el chip fuera transparente para que pudiera ser fotografiado con un microscopio, encontrar una manera de abrir y eliminar fácilmente el tumor del chip sin fugas, y permitir que las células crezcan durante un tiempo 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 un curso de diseño, así que otro estudiante de doctorado en el laboratorio, que se especializa en impresión 3D, me trajo a este mundo. Me siento privilegiada porque disfruto diseñando, me encanta el pensamiento creativo, el desafío de superar las limitaciones de la impresora y el chip, y lidiar con todo lo que necesito para lograr mi objetivo. Debido a que el chip está personalizado, tengo que pensar en un diseño diferente cada vez de acuerdo con las necesidades de investigación.
–Haces que suene simple, pero debe ser complicado para aquellos que no provienen de la ingeniería...
–Para aquellos que vienen de la ingeniería es más fácil sólo porque saben cómo usar el software, lo que me llevó horas al principio. Pero el ingeniero todavía carece de antecedentes en biología y especialmente de una comprensión de lo que el tejido vivo necesitaba. Entonces, en cualquier caso, desarrollar el chip requiere una mirada de ambos mundos, tanto de ingeniería como de biología.
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Prof. Oren. "Una vez que se demuestre su efectividad, el chip tendrá un efecto de gran alcance".
(Gentileza de la Academia de Ciencias y Humanidades de Israel)
De la farmacia al espacio exterior
A pesar de su aceleración de la investigación, el campo del "órgano en un chip" todavía está al comienzo de su trayectoria comercial: hay varias empresas en el mercado. "Una de las desventajas de otras tecnologías es que requieren el muestreo de una gran cantidad de material del tumor del paciente", explica Benny. "Con nuestro método, hemos maximizado el área, lo que significa que podemos usar una cantidad muy pequeña de tejido de manera muy efectiva, y podemos probar medicamentos máximos en esta pequeña cantidad. También tenemos la ventaja del análisis dinámico, lo que significa que podemos observar los tejidos y analizarlos en diferentes puntos en el tiempo, y esto tiene una gran importancia al examinar cómo reacciona el paciente a la medicación. También podemos jugar con los diseños de acuerdo con las necesidades de investigación: la impresión en el laboratorio nos permite controlar formas geométricas, lo que otros no han podido hacer utilizando los métodos estándar.
Los chips revolucionarios se encuentran ahora en la fase de validación, habiendo examinado hasta ahora unos 30 tumores de pacientes oncológicos del Hospital Hadassah. "Estamos constantemente refinando el sistema y haciéndolo aún más sofisticado", explica Steinberg.
–¿Qué más hay que mejorar?
–Principalmente para hacer que el chip sea aún más rápido, lo que significa que baje de dos semanas a una semana. Para esto necesitamos entrar en electroquímica y adaptar el modelo para que tenga tantas métricas precisas como sea posible desde todo tipo de direcciones.
"Con nuestro método, hemos maximizado el área, lo que significa que podemos usar una cantidad muy pequeña de tejido de manera muy efectiva, y podemos probar medicamentos máximos en esta pequeña cantidad"
Los pacientes con los que Steinberg trabaja en esta etapa son pacientes con cáncer en etapa avanzada, aquellos cuyas posibilidades de supervivencia son bajas. Por lo tanto, sus experimentos actualmente están probando principalmente la capacidad de frenar o ralentizar el tumor. Uno de estos pacientes era un niño de 8 años. "Es difícil separar la parte puramente científica de las emociones en ese caso", dice. "Obtuve tejido tumoral del glioblastoma, el cáncer más violento y agresivo del cerebro que se ha desarrollado en él. Así que los médicos tratan de hacer todo lo posible, y enviaron muestras del tumor a varios laboratorios, incluso a nosotros. Y mientras todavía estaban esperando escuchar los resultados de los otros laboratorios, ya pudimos cultivar las células e identificar a qué tratamientos respondieron y a qué eran resistentes".
Es una gran responsabilidad sobre sus hombros: determinar qué puede salvar a un paciente con una enfermedad terminal.
"Definitivamente siento el peso de la responsabilidad", señala Steinberg. "Y a veces incluso tengo un poco de miedo de escuchar de los médicos la respuesta sobre si tuvimos éxito o no. La preocupación por la persona detrás del experimento está constantemente presente. Me alegré mucho de que pudiéramos ayudar a ese paciente de alguna manera. Es muy significativo para mí", agregó.
"A veces tengo un poco de miedo de escuchar de los médicos la respuesta sobre si tuvimos éxito o no. La preocupación por la persona detrás del experimento está constantemente presente"
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 medicamento Doxyl 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 creciente intervención humana en el espacio y la tendencia del turismo espacial, no hay escapatoria del hecho de que eventualmente también habrá cáncer en el espacio, y por lo tanto queremos examinar cómo ocurren todos estos procesos en microgravedad, si afectan el curso de la enfermedad y su tratamiento".
–Empezaste en una farmacia y llegaste al espacio. Es muy impresionante para tus 28 años.
–Con el debido respeto por todas las cosas interesantes y desafiantes por las que pasé en el proceso, al final mi objetivo siempre ha sido ayudar a las personas. Realmente estoy esperando que nuestro chip sea de acceso público. Sería increíble.
