Grupos y Socios de Investigación en NeuroBioPieltec

El grupo GTDB-UC3M está integrado por investigadores de los departamentos de Tecnología Electrónica y de Bioingeniería de la Universidad Carlos III de Madrid con un amplio historial previo de colaboraciones en los que han estado explotando las sinergias que entre ambos existen en el desarrollo tanto de modelos de piel in vitro como en el desarrollo de sensores y sistemas de instrumentación para la caracterización de estos sistemas.

La actividad investigadora del grupo se ha centrado en los últimos años en la generación de modelos de piel in vitro cada vez más complejos para la prueba de medicamentos y cosméticos, así como el modelado de enfermedades de la piel con la ayuda de la tecnología de bioimpresión 3D (bioimpresión de piel 3D) y plataformas microfluídicas (piel-en-un-chip). Estos desarrollos se han completado con la puesta a punto de sensores no invasivos integrados en los sistemas creados para el estudio de la fisiología de la piel y el modelado de enfermedades de la piel.

Esta actividad se basa en el desarrollo de estrategias de integración de los campos de la biología, la ingeniería, la física, la computación y las matemáticas en torno al área de la biomedicina, para abordar adecuadamente la complejidad de los problemas biomédicos que se deben resolver en la actualidad. El trabajo de GTDB-UC3M cubre toda la cadena de valor, desde la investigación biológica básica y el desarrollo de tecnologías microfluídicas y de sensores, hasta el prototipado, la generación de patentes y la transferencia de conocimientos a hospitales y empresas, incluyendo la creación de spin-offs por parte de los miembros del grupo.

Las líneas de investigación concretas que actualmente se están desarrollando por los miembros del grupo y de relevancia para la propuesta incluyen:

• Validación de modelos de piel humana in vitro de espesor completo transferibles a la industria.
• Tecnologías de bioimpresión 3D por extrusión para la generación de equivalentes dérmico-epidérmicos complejos con apéndices como folículos pilosos.
• Generación de modelos de piel inmunocompetente, melanoma y neural.
• Desarrollo y validación de sistemas microfluídicos avanzados con sensores integrados para el estudio de la fisiología de la piel y el modelado de enfermedades de la piel.
• Desarrollo de estrategias de sensado avanzadas tanto ópticas como electrónicas y electroquímicas para la medida on-line de parámetros de relevancia biológica en cultivos celulares y sistemas organ-on-chip.

El GOFB es un grupo de investigación reconocido oficialmente por la Universidad Politécnica de Madrid (www.gofb.upm.es). Está formado por 5 doctores (profesores de la UPM), cinco estudiantes de doctorado, dos técnicos de laboratorio y estudiantes que desarrollan su trabajo Fin de Titulación (Grado o trabajo). El grupo tiene su laboratorio de investigación en el Centro de Tecnología Biomédica de la UPM (www.ctb.upm.es/laboratories/). Es un grupo de carácter interdisciplinar contando entre sus miembros con ingenieros industriales, físicos, químicos y tecnología e ingeniería bioquímica.

El grupo está especializado en Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación de sistemas de diagnóstico in vitro, químico y bioquímico, así como en la implementación de transductores fotónicos y biotransductores en chips y biokits de alta multiplexación como en plataformas de lectura y dispositivos point of care, biorreactores y sistemas organ on chips (tejidos, organoides y cultivos celulares).

Las líneas de investigación que el grupo está desarrollando son:

• Desarrollo de sensores de diagnóstico in vitro, químico y bioquímico usando transductores fotónicos de gran sensibilidad para aplicaciones biológicas.
• Desarrollo de plataformas de lectura de sistemas de diagnóstico como dispositivos de lectura óptica, dispositivos Point of Care y sistemas en modo continuo con fibra óptica.
• Fabricación y desarrollo de sistemas microfluídicos, biorreactores y organ-on-chip para diferentes aplicaciones biológicas.

Además, el grupo a lo largo de su trayectoria ha formado a nueve doctores que se han integrado en grupos de investigación nacionales e internacionales; también el grupo es participe en acciones de divulgación para acercar el trabajo científico a la sociedad fomentando vocaciones científicas. Es de destacar que el grupo tiene una larga trayectoria en trasferencia de tecnología, de hecho, tienen transferida tres patentes a la empresa MULDIA S.L. del grupo Brill Pharma, obtuvo el segundo premio en el programa de emprendimiento actúaUPM en el año 2010.

El grupo de investigación MatNaBio de la Universidad Complutense de Madrid está formado por Profesores del departamento de Química en Ciencias Farmacéuticas de la facultad de Farmacia. En total el grupo cuenta con un profesor titular, un profesor ayudante doctor, un doctor del Programa de Atracción de Talento de la Comunidad de Madrid, y 6 estudiantes predoctorales.

Este grupo está enfocado en la síntesis, caracterización y funcionalización superficial para su aplicación en el diagnostico mediante la detección de moléculas de interés biológico. Además, el grupo ha iniciado una nueva rama de investigación sobre el uso de estos materiales en el desarrollo de aparatos o sensores miniaturizados (wearables) para monitorizar biomarcadores.

El grupo tiene la capacidad de sintetizar cualquier tipo de nanopartículas inorgánicas entre la que destacarían; nanopartículas de tierras raras, nanopartículas semiconductoras fluorescentes altamente eficientes basadas en Ag2S, PbS, CuInS2, metálicas y bimetálicas de Au y Au-Ag. Además, el grupo ha desarrollado durante los últimos años capacidad de síntesis orgánica orientada a la producción de péptidos y aptámeros, así como capacidad sintética para la modificación de principios activos. Por otro lado, el laboratorio está equipado con todo lo necesario para la funcionalización de las superficies preparadas con ADN, proteínas, enzimas, principios activos, o polímeros. Esto permite emplear los sistemas sintetizados como transductores en sensores y biosensores.

Además de las capacidades de síntesis, el grupo de investigación tiene una amplia experiencia en el desarrollo de instrumentación óptica especifica lo que permite la caracterización espectroscópica de aquellas sondas con propiedades fluorescentes. Disponiendo de un laboratorio para la caracterización espectroscópica de las moléculas y nanopartículas sintetizadas, así como para el análisis de las características analíticas en aquellos sensores basados en medidas ópticas.

En el último año el grupo de investigación ha puesto en marcha un laboratorio para experimentos in vitro (BSL2), donde se realizan estudios de viabilidad celular, targeting e internalización celular, este laboratorio puede ser de gran interés en el marco de la optimización y prueba de citotoxicidad de los sensores y biosensores desarrollados.

Mas recientemente, el grupo está trabajando en la utilización de estos materiales para la creación de sensores miniaturizados que midan parámetros biológicos o biomarcadores de manera no invasiva. En este ámbito, el grupo posee experiencia en fabricación de dispositivos de bajo consumo basados en microcontroladores, impresión 3D, procesamiento de señales y modelado de datos. Además, el grupo tiene experiencia en la traslación de su investigación del laboratorio hasta su prueba en estudios con animales o ensayos clínicos en humanos.

El grupo de Funcionalización de Polímeros del ICTP-CSIC está dedicado a la puesta a punto de nuevas metodologías de modificación química de materiales polímeros que den lugar en última instancia a avances tecnológicos y/o biomédicos que puedan ser beneficiosos a la sociedad en su conjunto. FUPOL-CSIC, cuyos intereses se reflejan en los tres temas siguientes, es además un equipo caracterizado por la transversalidad de sus actividades, pudiendo ofrecer soluciones integrales que, por ejemplo, combinan la fabricación aditiva con la preparación de poros y la funcionalización química: FUPOLCSIC trata de llegar a soluciones finales a través de colaboraciones complementarias. Además, es un equipo orientado a la transferencia de esfuerzos de investigación a la sociedad a través de colaboraciones con empresas, e incluso mediante la creación de las mismas.

Estructuración y química personalizadas para la manipulación celular. FUPOL-CSIC tiene experiencia en síntesis, química de polímeros y estructuración de superficies para preparar sistemas a medida para modular la respuesta celular, en áreas como ingeniería de monocapas celulares, terapia génica, liberación controlada de fármacos o superficies antibacterianas. El equipo es capaz de intervenir en diferentes niveles de preparaciones, como en el diseño y elección del precursor monomérico (por ejemplo, para preparar materiales inteligentes sensibles al medio ambiente), en el proceso de polimerización (por ejemplo, para preparar sistemas ordenados), en la postfuncionalización (por ejemplo, para activar placas de cultivo) o en el procesamiento y la estructura superficial (por ejemplo, para obtener superficies antibacterianas porosas).

Polímeros no tóxicos-procesado de polímeros. FUPOL-CSIC está integrado en la plataforma de plásticos sostenibles SUSPLAST, y tiene una amplia experiencia en el uso de SCCO2 para el procesado verde de polímeros, así como en la preparación de PVC flexible no toxico.

Fronteras en la fabricación aditiva. El grupo cuenta con impresoras SLA y FDM, las últimas para filamento y granza, así como la capacidad de fabricar filamentos, y participa en proyectos avanzados para imprimir materiales elastoméricos con propiedades adecuadas en aplicaciones aeronáuticas, o en la formulación de tintas avanzadas para SLA. Pertenece a la plataforma de fabricación aditiva Fab-3d, y participa en un proyecto y lidera dos, HISOPOC y 3D CoVid-19, que fueron destinados a combatir la pandemia COVID-19.

El grupo FUPOL-CSIC ha participado y participa en la actualidad en proyectos tanto de ámbito nacional como internacional, en contratos con empresas y creo una EBT con nombre RELEASYCELL SL entre 2018-19 para la producción de recubrimientos a base de hidrogeles para procesos de manipulación celular. Actualmente tiene otro proyecto de EBT con la tecnología iFABCell basada en la anterior y que después de haber participado en programas como Dinamiza 2019, Busca tu CEO 2020, o CaixaResearch Validate 2022, nos ha proporcionado formación y financiación para el futuro desarrollo de esta junto con la concesión de los proyectos Prueba de Concepto 2022 (PDC2022-133446-I00) y un Proyecto de Investigación en Salud 2021 en colaboración con el Hospital Clínico (PI21/00858). El proyecto iFABCell ha sido también seleccionado por el programa COMTE-Innovación 2022, un programa de la Fundación CSIC para apoyar la valorización y transferencia de proyectos generados en el CSIC. El grupo FUPOL-CSIC posee además una amplia experiencia formación de estudiantes en dirección de tesis doctorales, TFGs, TFMs, posee un buen número de patentes y artículos en revistas JCR de alto impacto (Q1), además sus miembros son profesores del Master de la UIMP de alta especialización en plásticos y caucho. En este proyecto participaran los Drs. Alberto Gallardo, Helmut Reinecke, Juan Rodríguez Hernández, Enrique Martínez Campos, Paula Bosch, Carolina García y Carlos Elvira expertos en la funcionalización y caracterización de polímeros con aplicaciones biomédicas.

El LCCC-CSIC es un grupo de investigación reconocido internacionalmente por haber desarrollado potentes técnicas para el análisis neuroanatómico de la corteza cerebral.

Actualmente, el LCCC-CSIC representa una unidad avanzada de neuroanatomía compuesta por investigadores y técnicos altamente especializados cuyo principal objetivo es el estudio de la microorganización de la corteza cerebral mediante la utilización de técnicas de inyección intracelular, en material fijado, histoquímica, inmunocitoquímica, microscopia electrónica convencional y automática (TEM y FIB/SEM) y su equipo auxiliar, capaz de adquirir imágenes seriadas de alta resolución del tejido cerebral. Además, el laboratorio participa muy activamente en la elaboración de herramientas informáticas para el procesamiento y análisis de imágenes en 3D, tanto de microscopia confocal como electrónica. Esta evolucionada tecnología ha propiciado el desarrollo y ejecución de numerosos estudios que describen alteraciones microanatómicas en la corteza cerebral en enfermedades neurodegenerativas, así como parámetros morfométricos de circuitos corticales en condiciones no patológicas, para cerebros de humanos, ratón y rata.

El LCCC-CSIC cuenta con una amplia infraestructura de última generación para el estudio microanatómico del cerebro, lo que ha permitido que su laboratorio tenga un papel fundamental en diversos proyectos de gran envergadura, como el proyecto Cajal Blue Brain y el Human Brain Project.

• El grupo lo forman actualmente 9 investigadores/as de plantilla, 2 técnicos y 3 estudiantes de doctorado.
• Mas de 60 publicaciones JCR.
• 2 proyectos nacionales y 4 internacionales

El Grupo de Terapias Avanzadas aplica las últimas tecnologías de edición génica, producción y modificación de células madre pluripotentes inducidas (iPSCs) y diferenciación de organoides al diseño y validación de nuevas terapias. Nuestra línea de trabajo incluye el desarrollo de nuevas herramientas moleculares que garanticen la seguridad de los trasplantes de tejidos diferenciados in vitro, la implementación de sistemas de reparación genómica de mutaciones hereditarias y el diseño de terapias celulares para cualquier enfermedad que pueda abordarse modificando el genoma de células vivas. En la actualidad estamos aplicando estas tecnologías en proyectos sobre la enfermedad de Alzheimer y la inmunoterapia del cáncer.

El grupo cuenta con las infraestructuras y equipos necesarios para llevar adelante su parte del proyecto y el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB) perteneciente al CSIC garantiza la existencia de los recursos materiales necesarios para su realización:

• Laboratorios experimentales y área de infraestructura común (congeladores, centrifugas, campanas de flujo laminar, etc.).
• Sala de cultivos celulares dedicada exclusivamente al trabajo con células madre e iPS equipada con incubadoras, campanas de cultivo dotadas de microscopios y cámaras de video, baños, centrifugas, neveras, congeladores, equipo de electroporación, etc.
• Equipamiento básico de laboratorio como, congeladores de -150oC, -80oC , y -20oC, ultracentrífuga, centrifugas clínicas, microscopio invertido de fluorescencia, microscopio vertical automatizado de fluorescencia, microscopio confocal, diversos sistemas de electroforesis, termocicladores estándar y cuantitativos , cámara digital de luz visible, cámara digital de fluorescencia, diversos baños de órganos, soporte informático para adquisición A/D y proceso de señales biológicas, campanas de extracción de gases, estufas de incubación de CO2, pH metro, balanzas, equipo de histología, citómetro de flujo (sorter), sistema de soporte informático para detectar y medir quimioluminiscencia, etc.
• Plataforma de cultivo microfluídico en Chip Emulate, equipada con módulo de cultivo Zoe-CM2, módulo de control Orb Hub y paquete de software para el diseño, análisis e interpretación de los datos de obtenidos de estudios Organ-on-Chip.

Dentro del área de investigación de Patología Musculoesquelética del IdISSC se encuentra el grupo de investigación IIIA.3 “Patología Musculoesquelética”. Este grupo ha trabajado con financiación pública y privada y cuenta con numerosas publicaciones en este campo. En la última década se ha creado un grupo de trabajo integrado por investigadores de distintas especialidades (biólogos celulares, biólogos moleculares y epidemiólogos).

Dentro de las líneas de investigación descritas previamente, los proyectos relacionados con la presente propuesta serían:

• “Estudio observacional longitudinal prospectivo de pacientes con espondiloartritis y artritis psoriásica”, dentro del registro web denominado ARPA (espondiloaARtroPAtias, aplicativo informático que incorpora la utilización de una plataforma digital para la inclusión y la custodia de datos generando un e-CRD con la herramienta REDCap), con el fin de evaluar la actividad clínica de la enfermedad durante los 2 primeros años de evolución. En concreto, se pretende evaluar a) la respuesta clínica y factores asociados a la eficacia de distintos tratamientos en estos pacientes; b) la eficacia y seguridad de los nuevos fármacos biológicos en términos de persistencia de los diferentes fármacos, incluyendo las causas de suspensión y los factores asociados. Proyecto NO financiado. Fecha de inicio 2023.
• “Generación de organoides para su aplicación en la tecnología Organ-On-a-Chip en enfermedades musculoesqueléticas”. Se pretende con esta tecnología diseñar modelos de OOC basados en tejidos para evaluar diferentes fármacos y terapias regenerativas. Evaluación de aproximaciones terapéuticas para artrosis de rodilla mediante modelos in vitro “tissue in a chip” e in vivo (Código PI21/00781, año 2022, Instituto de Salud Carlos III).