Aragón demuestra que es posible la investigación sanitaria sin recurrir a la experimentación animal

Aragón está demostrando “que el avance de la ciencia y la medicina puede ser respetuoso con el bienestar animal”

Aragón es, sin duda, tierra de investigadores. La Fundación Agencia Aragonesa para la Investigación y el Desarrollo (Araid) es centro referente a nivel nacional, y en esta ocasión, varios de sus integrantes han sido reconocidos y felicitados por proyectos punteros que utilizan modelos alternativos a la experimentación animal, como medio para tratar de erradicar o prevenir ciertas enfermedades como pueden ser la tuberculosis, la aparición de tumores o incluso la propia Covid-19.

A buen seguro, tras la visita de la consejera de Ciencia, Universidad y Sociedad del Conocimiento, Maru Díaz, y el director general de Derechos de los Animales del Gobierno central, Sergio García, a la Facultad de Medicina de la Universidad de Zaragoza, Aragón está demostrando “que el avance de la ciencia y la medicina puede ser respetuoso con el bienestar animal”. “Somos conscientes de que la investigación biomédica y farmacéutica salva vidas, cura enfermedades, y ha avanzado muchísimo, pero es cierto que tenemos un nuevo reto y es que esta investigación reduzca el uso animal en esta política activa de una investigación más ética”, ha destacado Díaz.

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 Covid-19, 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.

Sergio García ha puesto en valor experimentos como los desarrollados en Aragón ya que “ponen sobre la mesa esa reducción de la utilización de animales y ponen en solfa la excelencia que tienen los experimentos aquí”. Aun así, en línea con lo que ha compartido la consejera, tanto el Ejecutivo autonómico como el central, tienen claro que en los próximos presupuestos -ahora sólo hay en marcha una partida relacionada con unos premios de investigación- “se debe llegar al menos a la media de los países de nuestro entorno respecto a la experimentación alternativa”, ha afirmado el director general de Derechos de los Animales del Gobierno de España.

Ha sido Díaz, de hecho, quien ha enumerado algunos países como Reino Unido, Alemania, Francia o Suecia, porque ya cuentan “con fondos específicos desde sus Ministerios de Ciencia para potenciar este tipo de investigaciones, haciendo discriminación positiva para fomentar que se pongan en marcha estas iniciativas”. Las instituciones abogan por ir adoptando este tipo de alternativas a la experimentación animal en pleno siglo XXI, tal y como la propia comunidad investigadora promociona a través de las denominadas “Cuatro Erres: Reemplazo, Reducción, Refinamiento y Respeto”, respecto al uso de animales en investigación.

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 este viernes, 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.

Tratamiento contra la Covid

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 de la Covid-19 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”.

Diagnóstico no invasivo de tumores

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 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.

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

Para ello, el grupo de investigación está optimizando modelos 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.

Schuhmacher ha reconocido que “trabajar con animales de experimentación es irrenunciable”, pero también es consciente de que “sí que tenemos que pensar métodos para reducir el número, remplazar y utilizar otras técnicas que podamos”.

Antibióticos contra la tuberculosis

Por último, 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 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.

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