[Serie] Evidencia científica II: ¿Qué diferencia hay entre un ensayo in vivo, in vitro, ex vivo e in silico?

Hace unas semanas me tiré la manta a la cabeza y decidí lanzar esta mini-serie de artículos sobre qué es la evidencia científica. 

En el artículo anterior hablamos de cómo se lee un paper y de por qué no todo vale para decir que existe evidencia.

Hoy abordamos algo que puede sonar a chino a cualquiera que no tenga contacto con el campo sanitario y que , por ejemplo, en la carrera de Química no se enseña, si no que se descubre en función de donde te lleve la investigación que realices posteriormente o ,simplemente, «la vida».

Primera parte: cómo se lee y se publica un artículo científico. Ser preciso no es una moda.

Para llegar al punto final y que nos interesa a todos: ¿qué es la evidencia científica?, necesitamos entender qué son los estudios clínicos , cómo están clasificados y en qué se diferencian.

Objetivo de los ensayos clínicos y estudios pre-clínicos 

Su fin es analizar un dispositivo médico o fármaco en términos de seguridad y eficacia (safety & performance). Se realizan en seres humanos y son evaluados en conjunto por profesionales sanitarios y científicos (equipo de investigación multidisciplinar y control de calidad). 

Podemos controlar variables y establecer un escenario determinado según el objetivo del ensayo clínico final. 

Aunque parezca algo utópico los ensayos clínicos se planifican. Mucho. Tienen un precio desorbitado y existe un riesgo muy elevado si algo sale mal. Su tiempo mínimo estimado esta entre los 5- 10 años de duración.

Como ves, poner en circulación un nuevo fármaco, no es nada sencillo, ni cosa de dos días. 

Por eso, antes de lanzarse a realizar un ensayo clínico de tal envergadura, se realizan y se diseñan los ensayos pre-clínicos. Con ellos, se investigan efectos secundarios, interacciones, ensayos toxicológicos o evaluación de seguridad, entre otros. Es decir, factores de riesgo, eficacia y seguridad. 

Dentro de los ensayos pre-clínicos tenemos 4 técnicas: in vivo, ex vivo, in vitro e in silico.

in vitro, in vivo, ex vivo, e in silico ¿qué las diferencia?

• in vitro: se realizan sobre tejido aislado, órganos y/o células y no implican el uso de organismos vivos (animales/humanos)
• in vivo: se realizan sobre organismos vivos (animales/humanos).
  En el caso de la industria cosmética no está permitido la experimentación en animales según la normativa Regulation (EC) N° 1223/2009 (Capítulo V, Art. 18), pero si se realizan en la industria farmacéutica/productos sanitarios/medicina. En cosmética, se usan voluntarios (panelistas) que ofrecen, por así decirlo, su pellejo para que se realicen ensayos (test dermatológicos, tape stripping, insult patch test)
• ex vivo: en este caso se usa tejido vivo que ha sido creado de manera artificial en el laboratorio o donado por organismos vivos.
  Es una de las técnicas que reemplaza a las técnicas in vivo en animales en el sector de la cosmética. Hablamos de algunas de estas técnicas aquí, en el artículo sobre las técnicas de experimentación alternativa al testado en animales
• in silico: la más innovadora, se trata de métodos de simulación (ordenador). Se recogen datos, se almacenan y se crean modelos computacionales que permiten observar qué ocurre si se cambian las condiciones externas.
  Aunque aún no hay muchas publicaciones con este tipo de técnica, es de gran ayuda en el sector biotecnológico (simula estados de salud/enfermedad)

Extrapolación in vitro – in vivo

¿Puede un ensayo in vitro dar información sobre posibles efectos en modelos in vivo? Sí, de hecho se emplean como métodos previos a un posible ensayo in vivo.

Pero eso no significa que los resultados que se obtienen/observan en estudios in vitro sean comparables con los efectos que obtendríamos en un modelo real in vivo.

Uno de los grandes problemas que representan los ensayos in vitro son sus extrapolaciones en el ámbito toxicológico y su proceso de penetración en el organismo, en nuestro caso, de humanos.

Cuando entramos en contacto con una sustancia, nuestro organismo comienza un proceso en tres fases:

1. Exposición. A tener en cuenta a) vía absorción pulmonar (inhalación), percutánea (tópica), parenteral (heridas) o gastrointestinal (oral) o b) estado de la sustancia (algunas se degradan o se transforman), entre otros.
2. Toxicocinética.  Absorción y diferentes procesos como son el transporte, acumulación, biotransformación y eliminación del organismo.
3. Toxicodinámica. Interacción con otras sustancias, moléculas, células y receptores, y cuál es la respuesta toxicológica final.

Por eso, un ensayo in vitro dará información, pero no será concluyente, ya que excluye gran parte del proceso toxicocinético y toxicodinámico. Cuando analizamos un cultivo de células vamos directos a la diana final, mientras que el mecanismo para que «haga diana» cuando aplicamos esa misma sustancia de manera tópica es totalmente diferentes. Las barreras y «baches» no son considerados en los modelos in vitro.

¿Cual sería el siguiente paso?

Los ensayos clínicos y estudios observacionales. De los que hablaremos el domingo que viene. 

De nuevo, gracias por leer hasta el final, aunque solo haya sido en diagonal. 

¡Te espero en el próximo post!

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Referencias

1. Cancer Institute NSW
2.  https://www.clinicaltrialsregister.eu/ 
3. https://www.clinicaltrialsregister.eu/doc/EU_Clinical_Trials_Register_Glossary.pdf 
4. Investigación y ensayos clínicos. Farmacia hospitalaria. 

5. In vitro Environmental Toxicology – Concepts, Application and Assessment, Ed. Georg Reifferscheid and Sebastian Buchinger, Springer. ISBN: 978-3-319-45906-6

6. Requisitos preclínicos antes de los primeros ensayos en el ser humano, EUPATI.

7. Study Designs, Centre of Evidence Based Medicine (CEBM)
8. Carlson MD, Morrison RS. Study design, precision, and validity in observational studies. J Palliat Med. 2009;12(1):77-82.
9.  Molina Arias M., Ochoa Sangrador C., Tipos de estudios epidemeológicos, Evid. Pediatria, 2013, 9, 53.
10. Pita Fernández S. , Tipos de estudios clínico epidemiológicos, Tratado de Epidemiología Clínica, 1995, 25-47.