El IBEC lidera un proyecto europeo para evaluar la respuesta a fármacos en dispositivos de órgano-en-un-chip

Un grupo de investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) lidera el proyecto europeo BLOC, una iniciativa capitaneada por los investigadores Javier Ramón e Irene Marco que busca evaluar la respuesta a distintos fármacos en enfermedades metabólicas usando dispositivos de órgano-en-un-chip mediante resonancia magnética nuclear (RMN). Para ello, el consorcio contará con un presupuesto de casi 3 millones de euros, financiados por el programa FET Open de Horizon 2020.

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En el marco de esta iniciativa, en los próximos tres años los socios del proyecto tienen previsto desarrollar una nueva tecnología basada en RMN hiperpolarizada integrada con dispositivos de órgano-en-un-chip. La RMN hiperpolarizada es una técnica en desarrollo, con mucho futuro y, hasta la fecha, pocos grupos a nivel mundial cuentan con la experiencia necesaria para utilizarla de forma habitual. Se trata de una adaptación a la RMN convencional con el propósito de aumentar la señal, disminuir el límite de detección y asimismo minimizar el tiempo de adquisición. Su mayor ventaja en el ámbito biológico es la capacidad de observar el metabolismo celular a tiempo real de manera no invasiva. Con ello permite monitorizar enfermedades metabólicas (por ejemplo, diabetes tipo 2 y enfermedad de hígado graso) para posteriormente evaluar la respuesta a determinados fármacos.

Una de las innovaciones del proyecto será adaptar un espectrómetro de RMN de sobremesa para su uso con órganos-en-un-chip. Son unos equipos que permiten hacer análisis y experimentos de RMN en cualquier laboratorio debido a su reducido tamaño y poco mantenimiento en comparación con los equipos convencionales.

En concreto, los investigadores planean usar esta tecnología para evaluar un sistema biomimético compuesto por varios órganos que son fundamentales para el correcto metabolismo del cuerpo humano: el hígado y el páncreas. Para ello, se imprimirán tejidos de estos dos órganos usando la bio-impresión 3D y se incorporarán en el dispositivo “órgano-en-un-chip”, que pretende imitar las condiciones en las que se encuentran estos órganos en el cuerpo humano. Además, los expertos desarrollarán el hardware y software de RMN hiperpolarizada necesarios para estudiar enfermedades metabólicas y para la selección de fármacos.

“Estamos creando una plataforma para detectar cambios metabólicos a tiempo real, in situ y de manera no invasiva que se podrá utilizar en cualquier modelo de enfermedad y órgano-en-chip” explica Irene Marco, investigadora en el IBEC y colíder del proyecto junto con Javier Ramón, líder del grupo “Biosensores para la Bioingeniería”.

El proyecto tendrá un gran impacto en la medicina personalizada, ya que gracias a esta nueva tecnología se podrán probar medicamentos usando células de los propios pacientes. Uno de los mayores desafíos a los que se enfrentan los expertos es vascularizar el organoide (asegurarse de que el suministro de sangre llegue a todas las estructuras presentes en el dispositivo), para lo que utilizarán una técnica conocida como microfluídica, que utiliza sistemas que procesan o manipulan cantidades pequeñas de fluidos mediante canales con el objetivo de estudiar la respuesta a diferentes estímulos.

Hasta la fecha la capacidad de miniaturizar los sistemas microfluídicos y los procedimientos avanzados de fabricación de tejidos han permitido a los investigadores crear múltiples tejidos en un chip con un alto grado de control sobre las variables experimentales.

“Desarrollar este tipo de tecnología es siempre ambicioso porque requiere de expertos en diferentes campos. Pero el trabajo de un equipo joven, preparado y motivado como el que tenemos en el IBEC, con la colaboración y financiación de entidades como la Fundación “la Caixa” y la Comisión Europea son la mejor garantía para la obtención de avances importantes en una investigación con tanto futuro como la que estamos llevando a cabo” añade Irene Marco.

Además del IBEC, participan en el proyecto BLOC el Consorci Institut D’investigacions Biomèdiques August Pi I Sunyer (IDIBAPS) y dos empresas de alta tecnología: Oxford Instruments (OI) y Multiwave Technologies AG (MW), del Reino Unido y Suiza, respectivamente.

La reunión de lanzamiento del proyecto FET-Open EU BLOC (Benchtop NMR for Lab-on-chip) tuvo lugar en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña a mediados de enero y reunió a todos los socios involucrados en el proyecto, que está financiado por el Programa FET Open de Horizon 2020. Esta iniciativa apoya las primeras etapas de investigación e innovación en ciencia y tecnología en torno a nuevas ideas enfocadas en la tecnología del futuro y que sean radicalmente nuevas.