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Sociedad

Tercer Milenio

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Un modelo in vitro del riñón humano

Un 10% de la población española está diagnosticada de enfermedad renal crónica en diferentes estadios. De estos 4 millones de personas, más de 50.000 necesitan diálisis o esperan un trasplante de riñón. Prevenir es esencial. Un proyecto de micromecenazgo ciudadano de la Universidad de Zaragoza y la plataforma pública Precipita busca desarrollar modelos que reproduzcan mejor la función y alteraciones del riñón, mediante la aplicación de microtecnologías, para emplearlos en la prevención de la enfermedad renal.

Dispositivo fluídico empleado para cultivar células renales en condiciones biomiméticas. La salud de las células se monitoriza en tiempo real gracias a un sensor de impedancia integrado en el dispositivo
Dispositivo fluídico empleado para cultivar células renales en condiciones biomiméticas. La salud de las células se monitoriza en tiempo real gracias a un sensor de impedancia integrado en el dispositivo
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En España, 6.000 personas entran cada año en terapia renal sustitutiva (diálisis o trasplante), con un coste de miles de millones de euros, un 2-3% del gasto en el Sistema Nacional de Salud.

Actualmente los modelos in vitro del riñón humano no reproducen el microambiente físico y químico del tejido renal. El proyecto ‘Microtecnologías para la prevención de la enfermedad renal’ pretende avanzar en el conocimiento de los procesos implicados en esta patología mediante modelos que, integrando biología celular con tecnologías de microfabricación, reproduzcan mejor la función del riñón y sus respuestas a los estímulos dañinos. Existe una importante demanda de este tipo de modelos para conseguir un desarrollo más eficiente de nuevos y más seguros fármacos y para reducir el empleo de animales de experimentación.

"Estamos desarrollando un modelo innovador para el estudio de la función y enfermedad renal. Combina el uso de células humanas con un ambiente que imita de manera mucho más fiel las condiciones físicas y químicas a las que están expuestas las células renales en un riñón humano. Para ello utilizamos dispositivos que incorporan estrategias de microfabricación", señala Ignacio Giménez, investigador principal.

El objetivo a largo plazo es proporcionar una plataforma de medicina personalizada para evaluar la sensibilidad de un paciente concreto, por ejemplo, frente a un fármaco potencialmente tóxico para el riñón pero necesario para tratar su enfermedad.

Durante los próximos 12 meses se optimizará el modelo incorporando nuevas herramientas que permitirán conocer en detalle los cambios en la morfología celular, su metabolismo y su respuesta a conocidos fármacos con potencial toxicidad para el riñón, comparando los resultados obtenidos en dicho modelo con los de otros modelos in vitro.

¿Que aportan las microtecnologías para mejorar los modelos actuales?
La aplicación de nuevas técnicas de microfabricación y nuevos materiales está revolucionando la forma en que reproducimos la función de nuestros órganos en el laboratorio. Los modelos in vitro que desarrollamos permiten cultivar varios tipos de células conservando la misma relación espacial que tienen en el órgano original. Incluimos además canales fluídicos para reproducir el paso de líquidos biológicos como la sangre o la orina. Estos sistemas complejos requieren adaptar las técnicas de recogida de datos; para ello colaboramos con Rosa Villa y Gemma Gabriel, del Centro Nacional de Microtecnología, en el desarrollo de microelectrodos que podemos alojar en el dispositivo para registrar parámetros vitales como el consumo de oxígeno.

¿Cómo puede ayudar un modelo in vitro a la prevención de la enfermedad renal?
Las células se adaptan al entorno en el que les toca vivir y, para ello, eliminarán de su repertorio de funciones aquellas que interpretan que suponen un gasto innecesario de energía. Los modelos convencionales para el cultivo in vitro de células del riñón carecen de estímulos básicos necesarios para inducir la expresión y la regulación de funciones clave. Estos modelos son muy útiles para responder cuestiones básicas, pero fallan en su capacidad de predecir las respuestas integradas que se producen en el riñón in vivo. Los modelos que hemos desarrollado recuperan estímulos como las señales químicas que comparten diferentes tipos celulares organizados en una estructura espacial determinada. O la información mecánica derivada del flujo de orina en formación por el interior de los túbulos renales. Asociando esta capacidad de fabricar entornos más similares al real con el empleo de células renales humanas derivadas del propio paciente, conseguiremos modelos predictivos más fiables, que pueden ayudarnos, por ejemplo, a identificar individuos sensibles a determinados fármacos (antibióticos, anticáncer) y de esta forma prepararlos para minimizar el daño renal que provoca su uso. Otro objetivo es reproducir las alteraciones renales que acompañan a enfermedades cardiovasculares y metabólicas como la diabetes, y que empeoran notablemente su pronóstico y la calidad de vida de los pacientes.

¿Por qué es tan frecuente la enfermedad renal?
Los riñones desempeñan funciones críticas para la vida. Limpian la sangre del ácido y los desechos producidos en el metabolismo. Aportan hormonas para estimular la fabricación de hematíes y la vitamina D necesaria para mantener sanos los huesos. Son fundamentales para estar hidratados y con la presión arterial adecuada. Sin embargo, debido a la forma en que nuestros riñones desempeñan su trabajo, son especialmente vulnerables a los problemas cardiovasculares o metabólicos, y se exponen directamente a los efectos tóxicos de las sustancias que eliminan. Hasta un 25% de los casos de daño renal agudo se deben a sensibilidad a fármacos como antibióticos, anticancerígenos o contrastes radiológicos. La enfermedad renal crónica es una complicación muy frecuente de la diabetes o la hipertensión. Existe una relación bidireccional entre enfermedad cardiovascular y enfermedad renal, siendo esta última un predictor de mal pronóstico en la insuficiencia cardíaca.

Se busca apoyo
TÍTULO ‘Microtecnologías para la prevención de la enfermedad renal’, de UZ, IACS e IIS Aragón. OBJETIVO Aplicar modelos avanzados de cultivo celular para estudiar enfermedades renales asociadas al uso de fármacos, problemas cardiovasculares o metabólicos. CÓMO COLABORAR Hasta el 3 de diciembre en la plataforma Precipita. A QUÉ SE DESTINARÁN LAS DONACIONES El importe recogido a través de la campaña de micromecenazgo (con un objetivo mínimo de 3.500 euros) contribuirá a la compra de un microscopio especial para cultivo celular y de un sistema para la documentación de imágenes de las células en tiempo real mientras los cultivos permanecen dentro de la incubadora.Ignacio Giménez Departamento de Farmacología y Fisiología de la Universidad de Zaragoza e investigador del IACS y del IIS Aragón

Con la colaboración de la Unidad de Cultura Científica de la Universidad de Zaragoza

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