"Modelo multiorgánico: alternativa sin animales para la investigación farmacocinética
Dynamic42 e investigadores asociados presentan un sistema de tres órganos para reducir los ensayos con animales
Dynamic42, especialista en órganos en chip, y ESQlabs, expertos en soluciones digitales de ciencias de la vida, han desarrollado con éxito un sistema de tres órganos, en estrecha colaboración con la División de Salud del Consumidor de Bayer y el Laboratorio de Placenta del Hospital Universitario de Jena. Gracias a la tecnología Organ-on-chip (OoC) y a un software informático interactivo, la plataforma puede reducir considerablemente los ensayos con animales. El objetivo del proyecto piloto, de un año de duración, era recopilar datos clínicamente relevantes, cruciales para la evaluación de nuevos candidatos a fármacos en la investigación preclínica. Los resultados del proyecto se han publicado ahora en la revista Frontiers in Pharmacology.
Sistema de tres órganos con intestino, hígado y placenta en un biochip. La vía de distribución del fármaco en los tres órganos se muestra en magenta y la aplicación apical del fármaco en el modelo intestinal se muestra en azul.
Dynamic42 GmbH
El proyecto investigó si determinados fármacos podían atravesar la barrera hematoplacentaria en mujeres embarazadas, un grupo de personas que rara vez se incluye en ensayos clínicos debido a restricciones éticas y prácticas. Se hizo especial hincapié en la investigación de fármacos durante el embarazo, sobre todo corticosteroides como la prednisona, ya que los datos disponibles sobre farmacocinética y seguridad en este ámbito son limitados. Los modelos preclínicos convencionales, incluidos los estudios con animales, no aportan suficiente información sobre la exposición al fármaco de la madre y el feto.
El modelo de tres órganos mejora la predicción de la respuesta al fármaco
Para colmar la laguna existente en la investigación preclínica de fármacos, Dynamic42 ha seguido desarrollando el potencial de su plataforma actual, basada en la tecnología denominada "órgano en chip". La plataforma desarrollada representa los tres principales tejidos humanos implicados en la utilización de fármacos: hígado, intestino y placenta. Un sistema de bombeo integrado garantiza que el medio de cultivo celular circule entre los tejidos, lo que permite una simulación realista de la distribución de sustancias. El análisis digital acoplado de los datos generados en la plataforma permite la transferencia a condiciones humanas. Utilizando el fármaco prednisona como sustancia modelo, el sistema simula la absorción, el metabolismo y la transferencia del fármaco a través de la placenta.
Simulación con tecnología de gemelos digitales
El uso de la tecnología de gemelos digitales es un enfoque prometedor para mejorar la seguridad y eficacia de los medicamentos. Con la ayuda de modelos informáticos que representan de forma realista los procesos biológicos, se pueden simular los efectos agudos y a largo plazo de los fármacos. ESQlabs integra los datos experimentales de la plataforma multiorgánica en modelos matemáticos para predecir con precisión la distribución y el metabolismo de los fármacos en mujeres embarazadas. Esto contribuye a una mejor evaluación de las relaciones dosis-respuesta y la evaluación de riesgos.
Alternativa sin animales para la investigación farmacocinética
Aunque los ensayos con animales suelen ser obligatorios en la fase preclínica del desarrollo de nuevos fármacos, en algunos casos puede resultar difícil transferir los resultados de los animales a los seres humanos. La plataforma desarrollada representa una alternativa prometedora a los ensayos con animales y supone una importante contribución a la comprensión del comportamiento de los fármacos durante el embarazo. También puede contribuir a la evaluación temprana de la seguridad de los fármacos en poblaciones vulnerables. Estos resultados subrayan el potencial del sistema para simular procesos farmacológicos complejos in vitro y permitir así predicciones más precisas de la seguridad y eficacia de los fármacos.
Citas de los socios
"Hemos creado una forma nueva y emocionante de combinar el MPS en un entorno multiorgánico con predicciones in silico. Con esta plataforma, podemos llevar la evaluación de la seguridad y la eficacia de los fármacos a un nivel completamente nuevo, proporcionando datos valiosos para el desarrollo de terapias seguras y eficaces", dijo el Dr. Martin Raasch, CEO de Dynamic42.
"En ESQlabs, estamos especializados en salvar la distancia entre los datos de laboratorio húmedo y el modelado computacional a través de nuestras tecnologías de gemelos digitales para la investigación traslacional. Al integrar simulaciones in-silico con plataformas MPS multiorgánicas, elevamos las pruebas preclínicas a nuevos niveles de precisión y fiabilidad". Este proyecto piloto de colaboración con Dynamic42, Bayer y el Placenta Lab ilustra cómo podemos reducir los ensayos con animales y profundizar nuestra comprensión del comportamiento de los fármacos en sistemas complejos y relevantes para el ser humano", afirma el Dr. Christian Maass, BU Lead MPSlabs.
"El Placenta Lab trabaja en una amplia gama de temas de investigación relacionados con la reproducción humana y el embarazo. Esta colaboración es un hito importante para el desarrollo de nuevos mecanismos para estudiar la barrera placentaria y su transporte selectivo bidireccional en humanos", dice la Priv.-Doz. Dra. Diana Morales Prieto, subdirectora y jefa del grupo científico del Laboratorio de Placenta.
"Ha sido una preocupación importante de Bayer durante años minimizar la experimentación animal de acuerdo con los principios de las 3R (Reducir, Refinar y Reemplazar). En el proyecto conjunto con científicos de ESQlabs, Dynamic42 y el Placenta Lab, hemos podido desarrollar nuevos enfoques para minimizar aún más los ensayos con animales. Al mismo tiempo, hemos obtenido datos más precisos y fiables sobre la seguridad y la eficacia de los medicamentos", afirma el Profesor Adjunto Ramy Ammar, Director de Innovación Científica, Front End Innovation, División de Salud del Consumidor de Bayer. "Nos complace haber dado un paso tan importante en el desarrollo de métodos de ensayo alternativos".
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