El sistema, desenvolupat per l’IBEC, està fabricat a partir de cèl·lules de pacients i és el primer model 3D de múscul capaç de reproduir el dany que provoca la distròfia muscular de Duchenne. El següent pas serà fabricar una plataforma d’ òrgan-en-un-xip que permeti dur a terme estudis preclínics de fàrmacs contra la malaltia i monitorar el dany muscular de manera més eficient. El treball ha rebut finançament de Duchenne Parent Project Espanya, una associació sense ànim de lucre dirigida per les famílies de nens afectats per aquest tipus de distròfia.
La Distròfia Muscular de Duchenne (DMD) és la distròfia muscular més comuna diagnosticada durant la infància, amb al voltant de 20.000 casos nous cada any. Es tracta d’un desordre progressiu del múscul que causa la pèrdua de la seva funció de manera que els afectats acaben perdent totalment la seva independència i patint problemes mèdics greus, amb una expectativa de vida mitjana de 30 anys.
La causa de la malaltia és una mutació en el gen que codifica la distrofina, una proteïna que esmorteeix l’impacte de la contracció dels músculs en la membrana de les cèl·lules. Atès que la distrofina està absent, les cèl·lules musculars es malmeten fàcilment.
En l’actualitat, no existeix una cura per a la DMD i un dels desafiaments principals amb els quals es troba la comunitat investigadora és crear models artificials que aconsegueixin recrear de manera eficaç el dany present en els músculs dels pacients, per poder estudiar nous tractaments al laboratori.
Un estudi de l’IBEC publicat aquesta setmana a la revista Biofabrication, descriu el desenvolupament d’un model 3D de múscul que és capaç de reproduir el dany present en el teixit muscular de les persones afectades per la distròfia muscular de Duchenne.
El sistema, fabricat a partir d’enginyeria de teixits amb cèl·lules de pacients, conté fibres musculars capaces de contreure’s en aplicar un estímul elèctric. Una característica essencial per crear un model artificial de múscul que permeti dur a terme estudis preclínics de fàrmacs per tractar la DMD.
El treball l’ha liderat Juanma Fernández Costa, investigador sènior de l’IBEC, amb Ainoa Tejedera Villafranca, estudiant de doctorat de l’IBEC, com a primera autora. Tots dos pertanyen al grup de Biosensors per a bioenginyeria, liderat pel professor d’investigació ICREA Javier Ramón Azcón.
“L’innovador d’aquest estudi és que hem buscat modelitzar la causa principal de la malaltia, que és el dany del sarcolemma, la membrana de les cèl·lules musculars. Per a nosaltres era molt important poder replicar-ho al laboratori i ho hem aconseguit. No s’havia fet abans”, comenta Juanma Fernández.
“Vam treballar molt de temps en diferents protocols fins a aconseguir que aparegués aquest dany en les cèl·lules de pacients, però no en les de control, de persones sense Duchenne. És delicat, perquè si estimules el múscul, pots causar trencament de fibres també a les cèl·lules sanes, igual que passa quan sentim punxades després de fer esport”, afegeix Ainoa Tejedera.
L’objectiu dels investigadors era aconseguir un model que permetés comprovar si els fàrmacs són capaços de revertir aquest dany en les cèl·lules. No atacar els símptomes, que és en el que se centren els tractaments pal·liatius, sinó anar a l’origen de la malaltia.
Tot i que ja han testat alguns fàrmacs en aquest model, estan treballant a desenvolupar un model millorat, conegut com a òrgan-en-un-xip. Es tracta d’una plataforma més avançada que afegeix sensors i un sistema de microfluidica al model de múscul 3D. Això permetrà monitorar el dany cel·lular de forma més eficient i testar diferents molècules o fàrmacs amb més rapidesa.
La importància de col·laborar amb els pacients i les seves famílies
El treball, que forma part de la tesi doctoral de Tejedera, ha rebut finançament de Duchenne Parent Project España (DPPE), una associació sense ànim de lucre creada i dirigida per mares i pares de nens amb Distròfia Muscular de Duchenne i Becker.
Aquesta col·laboració representa una altra manera de fer arribar la ciència a la societat. En paraules de Fernández: “és un exemple fantàstic de com els investigadors podem fer pinya amb els pacients i les seves famílies per buscar objectius comuns”.
Silvia Ávila, presidenta de l’associació, destaca que “És un orgull saber que hem finançat un projecte que pot accelerar el procés d’investigació, a través de la creació d’un múscul artificial en un xip. D’una banda, reduïm l’ús d’animals en laboratori i, d’altra banda, escurcem el temps de convertir una possible teràpia en realitat. Bàsic per a aquesta malaltia que va restant temps i qualitat de vida als nostres fills”.
Article referenciat:
Ainoa Tejedera-Villafranca, Marisol Montolio, Javier Ramón-Azcón, and Juan M Fernández-Costa. Mimicking sarcolemmal damage in vitro: a contractile 3D model of skeletal muscle for drug testing in Duchenne muscular dystrophy. Biofabrication (2023). DOI: 10.1088/1758-5090/acfb3d
