Tecnología organ-on-chip para una medicina más personalizada
Resumen del Programa
El objetivo principal de NeuroBioPielTec-CM es unir a grupos de investigación de referencia en la Comunidad de Madrid para abordar uno de los desafíos más importantes en biomedicina y biotecnología: el desarrollo de tecnologías para terapias personalizadas basadas en plataformas organ-on-chip (OoC).
Tecnología OoC
La tecnología OoC representa un avance significativo en bioingeniería ya que proporciona modelos in vitro que imitan de manera realista las funciones y estructuras de los órganos humanos, pero todavía se enfrentan desafíos significativos tales como el estar basados en estructuras celulares simplificadas y proveer de mediciones discretas de los parámetros más relevantes. La integración de biosensores y aumentar la complejidad de los sistemas microfluídicos para hacerlos todavía más cercanos a modelos reales son las dos áreas principales de desarrollo en este campo y que NeuroBiopielTec-CM pretende desarrollar.
Tres niveles, un objetivo común
El programa combina el desarrollo tecnológico, los modelos biológicos y la validación experimental para avanzar hacia terapias personalizadas. El proyecto se estructura en tres niveles que agrupan diferentes objetivos específicos.
01. Tecnologías Horizontales
Fabricación de plataformas microfluídicas, desarrollo de biosensores y liberación de fármacos.
En un primer nivel está el desarrollo de tecnologías horizontales para OoCs mejorando los métodos de fabricación de estas plataformas microfluídicas, desarrollando nuevos sensores que permitan instrumentar los diferentes modelos biológicos para estudiar tanto su viabilidad como su funcionalidad biológica y, finalmente, incorporando a estos sistemas funcionalidades avanzadas como es la liberación de fármacos en el marco de su posterior uso en el estudio de nuevas terapias y medicamentos.
02. Modelos biológicos
Desarrollo de modelos de piel inervada, psoriasis-on-chip y cerebro-on-chip.
En un segundo nivel se agrupan las tecnologías concretas asociadas a los dos modelos biológicos on-chip a desarrollar: piel-on-chip, en sus dos variantes de piel inervada y psoriasis-on-chip, y sistema nervioso central, para el que se desarrollaran dos sistemas experimentales complementarios; el primero basado en cortes cerebrales de modelos animales de la enfermedad, y el segundo en organoides cerebrales humamos obtenidos a partir de células iPS derivadas de pacientes de la variante hereditaria de la Enfermedad de Alzheimer (EA).
03. Integración y validación
Integración de los prototipos en una plataforma unificada y realización de pruebas de concepto.
En el último nivel se integrarán todas las actividades y prototipos desarrollados en los dos niveles anteriores en una plataforma tecnológica unificada cuyo funcionamiento se evaluará mediante varias pruebas de concepto destinadas a validar la aplicación de la nueva tecnología a modelos experimentales para el cribado de drogas y medicamentos de uso humano bajo la supervisión del hospital miembro del consorcio. El objetivo es verificar que los modelos basados en la nueva plataforma son robustos, reproducibles y posean un alto valor predictivo de cara a su uso en el marco de la medicina personalizada.
El uso de la piel como primer tejido modelo se debe a la experiencia acumulada por los miembros del consorcio y a la alta demanda en sectores clínicos e industriales ya que la tecnología OoC mejora la predicción de respuestas a fármacos y tratamientos cosméticos.
Por otro lado, la EA es el trastorno neurodegenerativo más común durante el envejecimiento, afectando a millones de personas en todo el mundo. En ambos casos la tecnología OoC proporcionara herramientas avanzadas para el estudio, diagnóstico y prueba de medicamentos para estas enfermedades, aunque los modelos propuestos en este proyecto son universales y pueden ampliarse a futuros modelos y pruebas de medicamentos, facilitando su aplicación clínica y transferencia a la industria.
OBJETIVOS DEL PROYECTO
De la tecnología a la validación
01. Optimización de sistemas organ-on-chip
Desarrollo de Tecnologías Horizontales para para optimización de sistemas organ-on-chip para medicina personalizada y prueba de medicamentos.
02. Integración de sensores
Desarrollo de tecnologías horizontales para la integración de sensores en sistemas organ-on-chip.
03. Desarrollo de Sistemas de Skin-on-chip
Modelos de Psoriasis-on-chip y de Piel Inervada.
04. Desarrollo de Sistemas Cerebro-on-chip
Modelos de enfermedades neurodegenerativas.
05. Validación de los modelos en sistemas organ-on-chip
para prueba de medicamentos y terapias. Pruebas de Concepto.
