Investigadores probarán fármacos cardiovasculares a través dun chip que reproduza o fluxo dos vasos sanguíneos humanos

Científicos da USC desenvolverán un ensaio farmacolóxico automatizado que permita probar os efectos dos fármacos para enfermidades cardiovasculares en condicións o máis realistas posibles. Así, baixo a dirección do profesor da Facultade de Farmacia Ezequiel Álvarez, o equipo deseñará e fabricará unha tecnoloxía de vaso sanguíneo nun chip que reproduza o fluxo dos vasos sanguíneos humanos, para despois analizar a súa resposta a unha serie de fármacos coñecidos. Esta investigación é un dos 17 novos proxectos biomédicos de gran impacto social, dos 97 presentados, que acaba de seleccionar a Fundación La Caixa na súa convocatoria Caixaresearch Validate 2021.

A iniciativa parte dunha colaboración entre tres equipos da USC con distintas especialidades. Alén do grupo de investigación no que participa Ezequiel Álvarez e que achega a visión biolóxica e farmacolóxica no eido cardiovascular, tamén toman parte na investigación o grupo Photonics4Life —coordinado pola profesora Maite Flores—, experto en técnicas de microfabricación láser; e o grupo de Física non lineal —dirixido por Alberto Pérez Muñuzuri—, centrado en fluídica e simulacións numéricas de fluxo. “Entre todos queremos desenvolver un modelo multi-chip fluídico para a análise dos efectos cardiovasculares de fármacos ou novas moléculas, nunha contorna 3D controlada, que mimetice a fisioloxía dos vasos sanguíneos”, explica o profesor Álvarez.

Aforrar recursos e tempo

Só o 60 % dos fármacos que superan os estudos preclínicos conseguen finalizar con éxito os ensaios clínicos de fase I. Iso suxire que os ensaios  preclínicos, como os cultivos celulares en 2D e os modelos animais, poden ser insuficientes para predicir a resposta e a toxicidade dos fármacos en humanos. O desenvolvemento da tecnoloxía de órgano nun chip, que permite o cultivo de células humanas dun ou varios órganos en condicións fisiolóxicas, facilita que os e as investigadoras poidan levar a cabo estudos cun alto grao de control e  reproducibilidade, que reflictan de forma precisa o funcionamento interno dos seres humanos. Con todo, a día de hoxe, esta tecnoloxía non se desenvolveu o suficiente na súa aplicación ao descubrimento e cribado automatizados de fármacos, un paso crucial no desenvolvemento farmacolóxico.

“Actualmente, a industria farmacéutica inicia a procura e desenvolvemento dun novo fármaco a partir dun número elevado de moléculas químicas que deben soportar unha serie de probas de cribado para seleccionar aquelas coa actividade e características pretendidas”, explica Ezequiel Álvarez. Antes de chegar á proba final en humanos, pásase da experimentación in vitro (nun tubo de reacción), á experimentación in vivo (nun organismo vivo). Nestes chanzos descártanse moitas moléculas candidatas.

Actualmente, non hai sistemas altamente fiables para predicir o comportamento nun organismo vivo, a partir dos datos in vitro. “O noso modelo de análise, pretende recrear sen utilizar animais de experimentación, contornas similares ás biolóxicas nos organismos, que nos permitan analizar e predicir con maior fiabilidade o comportamento dos fármacos no organismo enteiro”, engade o responsable do proxecto. “Facéndoo coa capacidade de analizar moitas moléculas ao mesmo tempo, de forma semiautomatizada e  reproducible, seriamos capaces de discriminar entre as moléculas candidatas a novos fármacos, aquelas que con máis probabilidade van ter efecto nos animais de experimentación e nos humanos, ao final do proceso”, matiza. En definitiva, ao acometer un sistema máis eficaz para a selección das mellores moléculas candidatas, “evitamos traballar con moléculas que non van darnos o medicamento final e centramos o esforzo, os recursos e o tempo nas moléculas con mellores calidades, dende un momento máis temperá do desenvolvemento farmacéutico. Isto economizará recursos de tempo e diñeiro”, apunta o profesor Álvarez.

O proxecto céntrase no campo cardiovascular, cuxas enfermidades son as que xeran o maior número de mortes a nivel mundial, sobre todo nos países occidentalizados, pero pódese estender a outras áreas da medicina como poderían ser o cancro, as enfermidades respiratorias, ou a nefroloxía, entre outros.

Fundación Kaertor e BFlow

A convocatoria CaixaResearch Validate 2021 que financia o proxecto permite iniciar os primeiros pasos para xerar os chips fluídicos e probalos nunha contorna de  cribado de fármacos con estándares industriais, o que significa validar o produto. Neste senso, esta tecnoloxía probarase nun ensaio piloto con fármacos na plataforma de cribado da Fundación  Kaertor, baixo a dirección de Mabel Loza, que tamén participa no proxecto.  O paso seguinte será analizar o mercado deste produto e encamiñalo cara á súa aplicación na industria farmacéutica xa que a confirmación da valía do ensaio permitirá a súa comercialización. Na etapa de transferencia ao mercado, o equipo contará co apoio da  spin- off da USC BFlow, empresa biotecnolóxica fabricante de chips de  microfluídica.