Una visita ministerial a la Facultad de Medicina pone en valor investigaciones punteras aragonesas sin experimentación animal

La consejera de Ciencia, Universidad y Sociedad del Conocimiento, Maru Díaz, el director general de Derechos de los Animales del Gobierno central, Sergio García, y la vicerrectora de Política Científica de la Universidad de Zaragoza, Rosa María Bolea, han visitado hoy la Facultad de Medicina para conocer tres proyectos punteros en investigación que utilizan modelos alternativos a la experimentación animal, “demostrando que el avance de la ciencia y la medicina puede ser respetuoso con el bienestar animal”.

 

Se trata de tres investigaciones biomédicas que se desarrollan en el campus público aragonés y en el Centro de Investigación Biomédica de Aragón a cargo de tres investigadores ARAID.  Dos de ellos –Pedro Baptista y Alberto Schuhmacher- trabajan con órganos generados por bioingeniería, a partir de células pluripotenciales, denominados organoides, tanto de pulmón para investigar nuevos tratamientos contra la COVID19, como de hígado que se puedan usar en el futuro para trasplantes, o de cerebro para diseñar nuevas estrategias de detección de tumores cerebrales. Por otra parte, Santiago Ramón –que trabaja junto a la investigadora senior de la Universidad de Zaragoza, Ainhoa Lucía Quintana- utiliza un sistema farmacológico de biorreactores de fibra hueca para el tratamiento de la tuberculosis.

 

Tanto la consejera como el director general –que han estado acompañados por la vicerrectora de Política Científica de la Universidad de Zaragoza, Rosa Bolea,  el decano de Medicina, Javier Lanuza, y los directores generales de Investigación e Innovación del Gobierno de Aragón, Enrique Navarro, y de Universidades, Ramón Guirado, han reconocido que los modelos animales han sido en las últimas décadas “herramientas vitales para el avance científico, ayudando a los múltiples logros que la investigación biomédica y farmacéutica han aportado a la salud y el bienestar de la sociedad”.

 

Pero han abogado por ir adoptando “alternativas más éticas” a la experimentación animal en pleno siglo XXI, tal y como la propia comunidad investigadora promociona a través de las denominadas ‘3 Erres: Reemplazo, Reducción y Refinamiento’ respecto al uso de animales en investigación.

 

En este sentido, han reclamado al Ministerio de Ciencia que se comprometa con la financiación directa de estas alternativas, como sí se hace en otros países europeos, ya que la única convocatoria existente en la actualidad ha partido de la propia Dirección General de Derechos de los Animales, por un importe de 100.000 euros, mientras en Reino Unido o Suecia se destinan hasta 2,5 y 1,4 millones de euros, respectivamente.

 

Ambos han defendido que el uso de animales en experimentación presenta problemas éticos, a pesar de los esfuerzos por reducir el sufrimiento y dolor infringidos. No en vano, en España, en 2020, según los últimos datos oficiales disponibles, se usaron animales en experimentación y para otros fines científicos en más de 760.000 ocasiones, más de la mitad de ellos roedores, en una lenta pero continuada senda a la baja (un 9% menos en dos años).

 

Por ello, han abogado por el desarrollo de modelos de reemplazo, como los presentados hoy, que además presentan mejor traslación de resultados a humanos en cuanto al desarrollo de nuevos medicamentos y terapias. De esta forma, han puesto a la Universidad de Zaragoza y al Instituto de Investigación Sanitaria de Aragón, como ejemplos de que “sí se puede” avanzar en biomedicina sin animales de experimentación.

 

Los investigadores Santiago Ramón y Ainhoa Lucía Quintana, del grupo de Genética de Micobacterias de la Universidad de Zaragoza, han mostrado a los representantes institucionales su sistema farmacológico in vitro de biorreactores de fibra hueca para el desarrollo de nuevas terapias antimicrobianas.

 

En el sistema “hollow fiber” que se ha expuesto los compuestos objeto de estudio se inyectan a través de una bomba controlada de manera automática. La velocidad de infusión está diseñada para imitar los perfiles de farmacocinética de los compuestos en pacientes. El medio fresco se introduce en el compartimiento central y desde ahí difunde a una matriz donde se encuentran las células, de forma que permite estudiar el tiempo que tarda un fármaco en llegar a los tejidos y estudiar la vida media del fármaco, es decir la disminución de su concentración en el tiempo, en condiciones similares a como ocurre en los tejidos humanos.

 

De esta forma, pueden imitarse diversos perfiles farmacocinéticos en humanos al mismo tiempo y por lo tanto pautas de combinación de fármacos, según han compartido los investigadores. Los datos que obtienen se utilizan luego junto con modelos matemáticos in silico para predecir las dosis y pautas de administración óptimas en la población de estudio, tanto para aumentar la eficacia de los tratamientos como para reducir la probabilidad de aparición de resistencias.

 

Este sistema ha sido reconocido por la Agencia Europea de Medicamentos como una herramienta clave para su uso en los programas de desarrollo de fármacos antituberculosos. Es además una alternativa al uso de modelos pre-clínicos in vivo de experimentación, reduciendo por tanto el uso de animales, y permite que el diseño de ensayos clínicos de fase 2 y fase 3 sea más eficaz al reducir el número de ensayos pre-clínicos y clínicos necesarios para la aprobación del uso en humanos de los fármacos.

 

Es precisamente en este punto en el que el laboratorio de Bioingeniería de Órganos y Medicina Regenerativa del ISS Aragón está trabajando activamente, mediante el aislamiento in vitro de células madre a partir del hígado o del pulmón, lo que permite crear organoides, pequeños órganos de bioingeniería en 3D, que consiguen recrear la fisiología y patología celular humana de un modo mucho más preciso, ya que contienen diferentes tipos celulares específicos de un órgano y llegan a replicar la organización espacial del órgano que reproducen.

 

Tal y como han podido conocer el director general y la consejera de boca del investigador Pedro Baptista, estos organoides permiten testar nuevos medicamentos y desarrollar nuevas terapias reduciendo el número de modelos animales necesarios. Además, demuestran muchas veces efectos que no se observan en modelos animales, por estar compuestos de diferentes tipos celulares humanos presentes en los órganos de interés.

 

Los modelos 3D de organoides de pulmón e hígado que está desarrollando este laboratorio pueden ser usados para identificar los mecanismos de funcionamiento de las enfermedades, así como nuevas terapias para tratarlas. De hecho, se están utilizando ya organoides de pulmón humano con células inmunes en investigación del COVID19 y nuevos fármacos.

 

También se están desarrollando los llamados “órganos-en-un-chip”, donde se ponen organoides y tumores de hígado que se conectan a vasos sanguíneos para saber cómo algunas terapias celulares pueden o no atacar el tumor a partir del flujo sanguíneo.

 

Y, por último, se están creando hígados de bioingeniería en laboratorio para el trasplante en cerdos, y se espera que, en un futuro no muy distante, en pacientes con enfermedad hepática severa. Estos órganos, por su mayor complejidad, sirven también de una manera aún más precisa para representar el funcionamiento y enfermedades del tejido hepático.

 

Todos estos modelos biológicos tridimensionales son vitales –tal y como han explicado los investigadores- para reemplazar, reducir y refinar el uso de animales en investigación. Y contribuyen a “reforzar la efectividad y precisión de los experimentos, acelerando la investigación biomédica y sus potenciales resultados en pacientes, minimizando al mismo tiempo el sufrimiento animal”.

 

También recurren a modelos in vitro que reducen el uso de animales de experimentación en el grupo de Oncología Molecular del Instituto de Investigación Sanitaria de Aragón. El investigador ARAID Alberto J. Schuhmacher trabaja en su línea ‘Biopsia virtual’ en el desarrollo de unas herramientas de imagen no invasivas para el diagnóstico de los tumores cerebrales más letales. Entre otros ha puesto el foco en el glioblastoma en adultos y el glioma difuso de tronco pediátrico.

 

Estas herramientas de biopsia virtual consisten, según ha explicado en la visita, en unos contrastes basados en nanoanticuerpos que unidos a átomos emisores de positrones pueden detectarse a través de un escáner PET (Tomografía por Emisión de Positrones).

 

Pero llevar moléculas -y mucho más nanoanticuerpos- al cerebro no es tarea fácil. El cerebro, como ha contado, está protegido por la barrera hematoencefálica, cuya función es filtrar y controlar el paso de sustancias antes de que lleguen al cerebro, lo que supone un impedimento añadido a algunos fármacos que podrían ser eficaces pero no logran atravesar esta barrera.

 

Para ello, el grupo de investigación está optimizando modelos in vitro de la barrera hematoencefálica empleando diferentes componentes celulares y fibras. Estos modelos –tal y como ha asegurado- permiten, por un lado, optimizar los nanoanticuerpos para tener más posibilidades de éxito para llegar al cerebro y poder así ayudar a detectar los tumores. Y por otro, al seleccionar mejor los nanoanticuerpos modificados para su posterior validación en modelos in vivo, reducir así el uso de animales de experimentación.