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Microtecnologías para la prevención de la enfermedad renal

Ignacio Giménez López (Universidad de Zaragoza)

Un 10% de la población española está diagnosticada de enfermedad renal crónica (ERC). Los modelos de estudio in vitro del riñón humano son incompletos porque no reproducen el microambiente físico y químico del tejido renal. Esto perjudica el desarrollo de nuevos fármacos y aumenta innecesariamente el uso de animales en experimentación. La integración de tecnologías de microfabricación puede solucionar este problema al ayudarnos a reproducir mejor el ambiente real y a optimizar la recogida de dat

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¡Gracias a todos!

  • ¿Cuál es nuestro objetivo?

    Nuestro objetivo general es avanzar en el conocimiento de los procesos implicados en la enfermedad renal. Queremos mejorar los modelos que se usan actualmente en Biomedicina para investigar la función del riñón y el daño que sufren sus células cuando se ven expuestas a potenciales agresiones.

    El objetivo del proyecto es desarrollar un modelo in vitro para el estudio de la función renal que incorpore células humanas y un ambiente biomimético (que reproduzca la función normal del riñón humano) controlado provisto de herramientas de detección en tiempo real para monitorizar la salud y el daño de las células renales.

    Una aplicación inmediata de nuestro modelo es en estudios de toxicidad renal. Queremos demostrar que la información sobre la toxicidad potencial de un fármaco obtenida a través de este tipo de modelos es más relevante que la que se obtiene con los modelos actualmente empleados en la industria farmacéutica.

    Esperamos contribuir a un desarrollo más eficiente de nuevos y más seguros fármacos, reduciendo al mismo tiempo el empleo de animales de experimentación. Nuestro esfuerzo se alinea con múltiples estrategias a nivel internacional que buscan la adopción por parte de la industria farmacéutica de nuevos estándares en el desarrollo de fármacos y la evaluación de su seguridad.

    Nuestro modelo tiene aplicaciones en otros problemas comunes de salud. El daño renal agudo o crónico puede producirse por déficit de oxígeno (enfermedades cardiovasculares), procesos metabólicos (diabetes, obesidad) o hipertensión arterial, provocando un elevado gasto en los sistemas públicos de salud y una notable reducción en la calidad de vida de las personas que los padecen. Hemos comenzado a aplicar nuestro modelo al estudio de estos problemas y a medio plazo trabajaremos en el desarrollo de posibles soluciones innovadoras orientadas a la medicina personalizada, el uso de terapias celulares en medicina regenerativa o la aplicación de terapias basadas en nanotecnología.

  • ¿Por qué este proyecto es singular y único?

    La aplicación de microtecnologías en el desarrollo de cultivos organotípicos es un área en crecimiento exponencial. Aunque gran parte de los esfuerzos se orientan todavía a desarrollar los aspectos tecnológicos, nuestra experiencia nos ha permitido alcanzar un grado de madurez suficiente para plantear un abordaje con aplicaciones a corto plazo que sean relevantes desde el punto de vista clínico, demostrando que la microtecnología se puede aplicar a problemas biomédicos. En nuestra estrategia, el uso de microtecnologías es un componente más del modelo, que se complementa con la elección de las células más adecuadas (incluyendo el objetivo a largo plazo de emplear células derivadas de pacientes - medicina personalizada) y el uso de condiciones fisiológicas también en el apartado bioquímico, que permitan a medio plazo la incorporación progresiva de células de otras estirpes que también forman parte del tejido renal y cuya participación es imprescindible para reproducir su función y patología.

  • Formamos parte de algo más grande

    Nuestro grupo colabora estrechamente por medio de proyectos y financiación comunes con grupos nacionales líderes en la fabricación de dispositivos microfluídicos (GEMM, U. Zaragoza), registro mediante microelectrodos (CNM, Barcelona) y el desarrollo de nuevos materiales para soporte de cultivo celular (U. Valencia). De esta forma pretendemos cubrir todo el espectro tecnológico que necesitamos para regenerar el ambiente físico-mecánico y al mismo tiempo tener la capacidad de recoger información en tiempo real y ser capaces de automatizar el control de los cultivos, minimizando el impacto de la manipulación del experimentador sobre los tejidos.

  • ¿A quién beneficia este proyecto?

    A largo plazo, podremos obtener los siguientes beneficios:

    -          Por una parte, beneficiará a aquellas personas que sufren enfermedad renal crónica o daño renal agudo. Existen múltiples causas para estas enfermedades que afectan a un porcentaje elevado de la población (casi el 10%) y que suponen un elevado gasto socio-sanitario.

    -          Por otro lado, disminuirá el empleo de animales en experimentación

    Para llegar a ello, esperamos que el éxito de nuestro proyecto permita a investigadores y compañías farmacéuticas disponer de modelos de estudio de la función y disfunción renales que faciliten la traslación a la clínica de los resultados obtenidos en ellos.

  • ¿Qué precipitarás con tu ayuda?

    Necesitamos complementar la financiación que tenemos actualmente y así mejorar las capacidades de nuestro modelo para producir información relevante y significativa. Necesitamos incorporar sistemas de registro y documentación que han aparecido recientemente en el mercado y que nos permitirían dotar al modelo de un mayor control y flexibilidad en la programación del diseño experimental. De este modo, se mejoraría significativamente la cantidad y calidad de los datos recogidos y facilitaría su adopción en entornos aplicativos que exigen mayor rapidez en la generación de resultados.

    El importe mínimo que necesitamos para alcanzar este objetivo es de 3.500 euros. Este importe se destinaría a la adquisición de un sistema para la documentación de imágenes de las células en tiempo real mientras los cultivos permanecen dentro de la incubadora. En los modelos convencionales que pretendemos sustituir, la necesidad obligatoria de sacar las células de la incubadora para renovar los medios de cultivo y llevar a cabo las técnicas de ensayo y documentación de imagen, es precisamente uno de los factores que introduce mayor grado de artificialidad y los separa de las verdaderas condiciones que se dan en el organismo humano in vivo.

    El importe que consideramos óptimo es de 15.000 euros. Con esta cantidad podríamos comprar un equipo de documentación que incluya un sistema de detección por fluorescencia.

    Si hubiera financiación adicional, podríamos:

    1) mejorar nuestros sistemas electrónicos e informáticos necesarios para el control remoto del modelo, minimizando aún más la manipulación fuera de las condiciones establecidas en la incubadora

    2) adquirir los reactivos fluorescentes para evaluar metabolismo y daño celular, y 

    3) sufragar los gastos de publicación de los resultados en condiciones de acceso libre u Open access o el coste derivado de la protección intelectual de los mismos.

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