In Vitro
El término in vitro, literalmente «en vidrio», designa cualquier montaje experimental realizado fuera de un organismo vivo completo: en un tubo de ensayo, una placa de cultivo, el pocillo de una microplaca, un dispositivo microfluídico o sobre un organoide aislado. Es la base de la investigación preclínica en biología, bioquímica, farmacología y toxicología.
Los sistemas experimentales in vitro cubren un amplio espectro. A escala molecular, ensayos bioquímicos libres de células (enzimología cinética, unión sobre receptores purificados en solución, ITC, SPR, cristalografía). A escala celular, líneas inmortalizadas (HEK293, HeLa, CHO, COS-7 para el cribado de receptores recombinantes), células primarias (hepatocitos, mioblastos, neuronas murinas, células endoteliales) y células madre pluripotentes inducidas (iPSC) diferenciadas en los tipos celulares de interés. Más recientemente, los cultivos 3D (esferoides, organoides intestinales, hepáticos o cerebrales) y los órganos en chip (con perfusión microfluídica) acercan lo in vitro a la complejidad tisular.
Las ventajas de lo in vitro son numerosas: control preciso de las condiciones (concentración, temperatura, composición del medio, ausencia de interferencia metabólica sistémica), reproducibilidad superior, costes más bajos, alto rendimiento (cribado de alto rendimiento en placas de 384 o 1536 pocillos) y ética (alternativa o reducción del uso de animales, según el principio de las 3R). El cribado inicial de bibliotecas de péptidos (phage display, mRNA display, matrices de péptidos) es sistemáticamente in vitro.
Las limitaciones son igualmente importantes de conocer. La ausencia de fisiología integrada elimina los bucles de retroalimentación endocrina, la inmunidad adaptativa, la dinámica circulatoria, la distribución tisular real y la barrera hematoencefálica. Un péptido muy activo in vitro puede decepcionar in vivo debido a una farmacocinética deficiente, una degradación plasmática rápida, la falta de penetración de una barrera diana o un metabolismo hepático/renal inesperado. Los modelos celulares también pueden divergir de los fenotipos primarios: sobreexpresión artificial de receptores, pérdida de la regulación transcripcional, transformaciones oncogénicas de las líneas inmortalizadas que alteran las respuestas.
En el proceso de investigación de péptidos, lo in vitro desempeña varios papeles sucesivos: validación de la identidad y la pureza (HPLC, MS), evaluación de la unión a la diana (SPR, fluorescencia), pruebas funcionales celulares (AMPc, Ca²⁺, fosforilación, proliferación), perfil de selectividad fuera de diana, evaluación de la estabilidad metabólica (microsomas hepáticos humanos, plasma humano/roedor), estudios de permeabilidad (Caco-2 para la vía oral, MDCK-MDR1 para la barrera hematoencefálica) y, finalmente, estudios de toxicidad celular (citotoxicidad, hERG cardíaco, genotoxicidad de Ames in vitro).
Los resultados in vitro se triangulan después con datos in vivo en modelos animales y, cuando es posible, datos ex vivo en tejidos humanos (biopsias, organoides derivados de pacientes) para consolidar el perfil preclínico antes de cualquier ensayo clínico.