Investigadores del Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología IBN han desarrollado las primeras plataformas de detección sin animales capaces de predecir con precisión los efectos tóxicos de los compuestos en el riñón humano. Su último avance tecnológico implica el uso de células madre pluripotentes inducidas por humanos iPSCs en su plataforma de cribado renal Kandasamy et al., 2015 .Para darse cuenta de este avance, los científicos han desarrollado una forma efectiva de producir células renales humanas a partir de iPSCs, y lo han combinado con métodos de aprendizaje automático que mejoraron la automatización y precisiónpredicción de nefrotoxicidad. Además de predecir la toxicidad, la nueva plataforma basada en iPSC también identifica correctamente los mecanismos de lesión, lo que puede ayudar a avanzar en la comprensión de los compuestos probados.
El Director Ejecutivo de IBN, Profesor Jackie Y. Ying dice: "Nuestras nuevas plataformas de detección renal serán muy útiles para muchas industrias que requieren una herramienta confiable para evaluar la seguridad de los compuestos e ingredientes. Por ejemplo, las industrias química y farmacéutica producen un grannúmero de nuevos compuestos que necesitan ser examinados y probados. Del mismo modo, existe una demanda en las industrias de alimentos y cuidado del consumidor de herramientas de laboratorio eficientes para predecir la seguridad de nuevos ingredientes en sus productos ".
Debido a su papel en la eliminación de drogas y otros compuestos extraños del cuerpo, los riñones son un objetivo principal para la toxicidad inducida por compuestos. Muchas sustancias químicas y medicamentos ampliamente utilizados, como los medicamentos contra el cáncer, antibióticos e inmunosupresores, sonnocivo para los riñones y puede causar daño o insuficiencia orgánica. De hecho, aproximadamente el 20% de los casos de daño renal agudo adquiridos en el hospital y la comunidad fueron causados por dichos compuestos Tiong et al., 2014. Esto plantea serios problemas a pacientes y médicos.Además, el efecto tóxico de un medicamento en el riñón generalmente se descubriría solo en las últimas etapas del desarrollo del medicamento o incluso después de que se haya comercializado el producto, por lo que la capacidad de determinar la toxicidad de un nuevo medicamento antes en la fase de desarrollo sería de gran interés.a compañías farmacéuticas, que podrían gastar aproximadamente USD 1-2 mil millones en promedio para desarrollar un nuevo medicamento Segall y Barber, 2014.
Entre los muchos desafíos asociados con el uso de modelos animales para predecir la nefrotoxicidad de un nuevo compuesto se encuentran el largo tiempo requerido, los altos costos involucrados, los resultados poco confiables debido a las diferencias entre especies, así como los problemas éticos. Por lo tanto, los investigadores han centrado suEsfuerzos para desarrollar métodos de cribado basados en células. Los métodos de cribado sin animales ahora también son obligatorios para las compañías de cosméticos que venden sus productos en la UE, India e Israel después de la implementación de prohibiciones de ensayos con animales en estos países.La predicción de la nefrotoxicidad no está disponible actualmente en el mercado.
En los últimos tres años y medio, un equipo de investigación dirigido por el líder del equipo de IBN y el investigador principal, el Dr. Daniele Zink, ha desarrollado las primeras y únicas plataformas de detección renal basadas en células que pueden predecir la nefrotoxicidad en humanos con alta precisión. Versiones anterioresde estas plataformas se basaron en células tubulares proximales renales primarias humanas Li et al, 2013 o células similares derivadas de células madre embrionarias humanas o hESCs Li et al, 2014. Sin embargo, las células primarias que se cosechan directamente del cuerpo humanoestán asociados con varios problemas, como la disponibilidad limitada, mientras que el uso de hESC puede dar lugar a preocupaciones éticas y legales. Por lo tanto, los investigadores trabajaron en un enfoque utilizando iPSC humanos. Como los iPSC pueden generarse a partir de células que están fácilmente disponibles en cualquierpersona p. ej., células que crecen en la superficie del cuerpo, también podrían usarse para desarrollar modelos específicos para pacientes y enfermedades, que ayudarían a comprender mejor la enfermedad renal y la facilitar el desarrollo de terapias y medicamentos personalizados.
Según el Dr. Zink, "hemos desarrollado el protocolo más rápido y eficiente para generar células renales a partir de células madre pluripotentes inducidas. En ocho días, produjo células renales altamente puras que eran adecuadas para la detección de compuestos. También trabajamos estrechamente con el Dr.El equipo de Lit-Hsin Loo del Instituto de Bioinformática, que desarrolló los procedimientos de análisis de datos y métodos de aprendizaje automático que nos permiten predecir la nefrotoxicidad inducida por fármacos con gran precisión. También pudimos identificar mecanismos de lesiones y vías celulares inducidas por fármacos mediante el uso automatizadoimagen celular. Esperamos que nuestro trabajo contribuya al desarrollo de productos más seguros en el futuro ".
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Materiales proporcionado por Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación A * STAR . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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