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en vivo frente a in vitro : Definición, Pros y Contras

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en vivo frente a in vitro : Definición, Pros y Contras

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Si ha leído algún estudio científico que involucre investigación biológica o médica, es posible que haya encontrado los términos “ in vivo ”y“ in vitro ”en todo el texto. Los orígenes etimológicos de in vivo y in vitro viene del latín; in vivo describe algo "dentro de un organismo vivo" mientras in vitro describe algo "en vidrio", como un tubo de ensayo o una placa de Petri. En este artículo, definiremos estos términos y evaluaremos en mayor profundidad los pros y los contras del uso de análisis in vivo y in vitro métodos con ejemplos detallados.

in vivo frente a in vitro definiciones


An in vivo el estudio implica pruebas o con sujetos vivos como animales, plantas o células completas. Por ejemplo, se consideran los ensayos clínicos centrados en evaluar la seguridad y eficacia de un fármaco experimental en seres humanos in vivo estudios. in vitro los experimentos se refieren al trabajo realizado con células, tejidos u otros componentes biológicos que se han eliminado de los organismos vivos de interés. Mientras in vivo y in vitro los estudios son esenciales para la investigación biológica, cada uno presenta sus propias comodidades y desafíos. 1

in vitro y in vivo modelos en el desarrollo de fármacos


antes de que se estudie un fármaco experimental in vivo , es importante que su mecanismo de acción y complejidad sean evaluados a fondo mediante in vitro modelos. in vitro los modelos proporcionan un punto de partida para que los investigadores recopilen información sobre cómo responde una célula a un nuevo fármaco en un entorno aislado y controlado.

por ejemplo, in vitro los modelos tumorales proporcionan plataformas de bajo costo para que una compañía farmacéutica estudie los efectos biológicos de los candidatos a fármacos experimentales contra líneas celulares cancerosas. Los resultados de estos estudios pueden informar a los investigadores sobre los mecanismos moleculares de cada candidato a fármaco y cómo estos mecanismos pueden influir en las células cancerosasen condiciones definidas. Sin embargo, estos resultados son extremadamente difíciles de extrapolar un efecto clínico 2 dado que los estudios no se realizaron en un organismo vivo intacto, donde están en juego muchas más variables biológicas.

Una vez que un candidato a fármaco demuestra su eficacia a través de una serie de in vitro experimentos, in vivo se pueden emplear modelos para avanzar en los estudios de desarrollo de fármacos. Estos estudios preclínicos normalmente implican el uso de animales para evaluar más a fondo la seguridad, la eficacia y la administración de un fármaco candidato. Por ejemplo, modelos de roedores inoculados con células tumorales 3 se utilizan comúnmente para seleccionar candidatos a fármacos antitumorales que mostraron resultados prometedores a lo largo de los realizados anteriormente in vitro estudios.

Tipo de estudio

in vivo

in vitro

definición

Estudios "dentro de un organismo vivo"

Estudios realizados “en el vaso”

costo

Muy caro

costo relativamente bajo

hora

largo y extenso

relativamente rápido

ejemplo

Ensayos clínicos y estudios con animales

órgano en un chip, sistemas microfisiológicos , detección celular, pruebas de diagnóstico

Pros

Más específico y confiable para observar efectos biológicos en un sujeto de prueba

simplicidad relativa, especificidad de especie, control experimental

Contras

Regulaciones estrictas y estándares de cumplimiento

fisiológicamente limitado

in vitro prueba


in vitro
las pruebas son un componente esencial de la investigación biológica que proporciona una forma de estudiar la respuesta de células humanas, animales o microbianas en cultivo.

órgano en un chip


An órgano en un chip es un dispositivo de microfluidos tridimensional que combina el cultivo celular con la ingeniería biomédica para simular el entorno fisiológico de un órgano completo in vitro . Hoy en día, las tecnologías de órgano en un chip han surgido como una plataforma prometedora para estudios avanzados de desarrollo de fármacos centrados en el estudio de las propiedades de adsorción, distribución, metabolismo y excreción de los fármacos candidatos. Estas tecnologías se están aplicando actualmente para comprender mejor lasmecanismos moleculares de enfermedades hepáticas, renales, cardíacas, pulmonares y cerebrales.

sistema microfisiológico


Los sistemas microfisiológicos son construcciones interconectadas que recapitulan las funciones de un órgano in vitro . Estos sistemas combinan ingeniería de tejidos, microfabricación y biosensores para permitir la organización y función de múltiples células específicas de tejido a lo largo del tiempo. Por ejemplo, un sistema de riñón en un chip 4 que combina construcciones funcionales glomerulares y derivadas de nefronas juntas para imitar un riñón en funcionamiento calificaría como un sistema microfisiológico. Estos sistemas también contribuyen a la tendencias tecnológicas detrás de los avances en el descubrimiento de fármacos en la etapa preclínica.

en vivo Prueba


Los seres humanos y los animales comparten muchas características anatómicas y fisiológicas con funciones comparables. En consecuencia, las pruebas con animales y los ensayos clínicos constituyen la base de in vivo estudios que involucran el descubrimiento de fármacos.

modelos animales preclínicos


Antes de que un fármaco candidato se pruebe en seres humanos, debe someterse a rigurosas pruebas en animales para evaluar más a fondo su toxicidad, metabolismo y eficacia general. Los modelos animales vertebrados como roedores, primates, perros y conejos se utilizan comúnmente para preclínicos in vivo estudios. Los ratones son las especies de vertebrados más utilizadas debido a una combinación de factores como el tamaño, la facilidad de manejo, la reproducción rápida y el bajo costo. Los ratones también comparten el 95% de sus genes con los humanos 5 lo que los convierte en modelos muy atractivos para el estudio de enfermedades humanas. Estos factores contribuyen a su utilidad a la hora de evaluar la seguridad y eficacia de candidatos a fármacos en la etapa preclínica.

Ensayos en humanos clínicos


Una vez que un candidato a fármaco ha demostrado suficiente eficacia y seguridad durante los estudios con animales estudios en humanos puede comenzar. Los investigadores en esta etapa están interesados ​​en evaluar si un tratamiento es seguro y eficaz para la población prevista de sujetos. Los seres humanos que participan en un ensayo clínico serán monitoreados de cerca para evaluar el metabolismo del fármaco y las cualidades farmacocinéticas de la terapia experimentala lo largo del tiempo. Es esencial que estos ensayos realicen dichos análisis con un seguimiento continuo posterior para que los candidatos a fármacos puedan evaluarse minuciosamente para que sean seguros y eficaces.

Referencias :

1.
Lorian V.Diferencias entre estudios in vitro e in vivo. Química de agentes antimicrobianos . 1988; 32 10: 1600-1601. Doi : 10.1128 / AAC.32.10.1600

2.
Gillette JR. Problemas en la correlación de estudios in vitro e in vivo del metabolismo de fármacos. En: Benet LZ, Levy G., Ferraiolo BL eds farmacocinética . Springer, Boston, MA. 1984. doi: 10.1007 / 978-1-4613-2799-8_19

3.
Miwa T, Kanda M, Umeda S, et al. Establecimiento de modelos de xenoinjerto de ratón de metástasis peritoneal y hepática utilizando líneas celulares de cáncer gástrico. en vivo . 2019; 33 6: 1785-1792. Doi : 10.21873 / invivo.11669

4.
Lee J, Kim S. Kidney-on-a-Chip: una nueva tecnología para predecir la eficacia de los fármacos, las interacciones y la nefrotoxicidad inducida por fármacos. Curr Drug Metab . 2018; 19 7: 577-583. Doi : 10.2174 / 1389200219666180309101844

5.
Pennacchio LA. Perspectivas de las comparaciones del genoma humano / ratón. Genoma de Mamm. 2003; 14 7: 429-436. Doi : 10.1007 / s00335-002-4001-1
Conozca al autor
Jonathan Dornell, PhD
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