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INVESTIGACIÓN ESPAÑOLA

Diseñan un modelo 3D que permite estudiar enfermedades de la superficie ocular

El estudio evidencia que estas construcciones tridimensionales son capaces de funcionar de forma similar a las estructuras naturales en vivo. Un modelo que se ha creado a partir de células y biomateriales de origen humano.
Diseñan un modelo 3D que permite estudiar enfermedades de la superficie ocular

4 min

14.04.2017 - 00:00

Científicos españoles del Grupo de Superficie Ocular del Instituto de Oftalmobiología Aplicada (IOBA) de la Universidad de Valladolid y del Centro de Investigación Biomédica en Red en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (Ciber-Bbn) han construido un modelo 3D de la conjuntiva con el objetivo de estudiar las enfermedades que atañen a la superficie ocular y los efectos de nuevos medicamentos y tratamientos. El trabajo, publicado en la revista científica Plos One, evidencia que estas construcciones tridimensionales son capaces de funcionar de forma similar a las estructuras naturales en vivo. Un modelo que se ha creado a partir de células y biomateriales de origen humano.

"Los modelos 3D proporcionan datos fiables, reducen costes asociados a la investigación así como el número de animales empleados en los experimentos"
La superficie ocular en conjunto se compone de las estructuras que se sitúan en la parte anterior del ojo, tales como la córnea, el lacrimal y la conjuntiva. Esta última estructura tiene una función crucial como protectora de la visión. Por este motivo, la conjuntiva juega un papel muy importante en la fisiopatología de aquellas enfermedades de tipo inflamatorio como el síndrome de Sjögren, la conjuntivitis alérgica o el síndrome de ojo seco. Unas enfermedades muy prevalentes entre la población mundial y por las que los pacientes necesitan tratamientos más eficaces.

La investigadora y responsable del proyecto, Yolanda Diebold Luque, ha explicado que "los gobiernos y las compañías farmacéuticas están preocupados por el elevado coste de la investigación necesaria para desarrollar nuevos medicamentos que finalmente los encarece". La propia doctora apunta que en otros ámbitos distintos del ocular "los modelos tridimensionales de estudio en el laboratorio han demostrado su utilidad para investigar sobre el desarrollo de enfermedades y de nuevos medicamentos para ellas". En este aspecto "se ha comprobado que los modelos 3D proporcionan datos fiables, reducen los costes asociados a la investigación, además de la disminución del número de animales empleados en los experimentos, un aspecto muy importante que demanda la sociedad y que está muy bien regulado en España y en Europa", añade.

En el ámbito ocular, normalmente no se pueden obtener grandes muestras de tejido de conjuntiva de los pacientes y la mayor parte de las investigaciones se realizan in vitro utilizando líneas celulares, que crecen y se mantienen en el laboratorio como una única capa de células. Sin embargo, "estas capas de células no reproducen la complejidad de un tejido en vivo que, entre otras cosas, no es plano y tiene una estructura 3D muy bien definida gracias a la cual funciona adecuadamente", motivo por el cual se plantearon desarrollar una construcción 3D de tejido de conjuntiva humana "con el fin de disponer de un modelo más barato, fiable y reproducible, que sirva para estudiar mejor los mecanismos por los cuales se desencadenan las enfermedades inflamatorias en las que participa la conjuntiva y probar en ellos nuevos medicamentos", señala.

UN MODELO DE ORIGEN HUMANO

El modelo 3D diseñado por el equipo científico vallisoletano se fundamenta en células y biomateriales de origen humano. Como subraya Diebold Luque, "a modo de andamio donde sembrar las células se usó fibrina derivada de sangre humana, material que nos proporcionó el Centro de Hemoterapia y Hemodonación de Castilla y León, gracias a un acuerdo de investigación. Con la fibrina se construyó una matriz a la que se incorporaron fibroblastos de conjuntiva en su interior y células epiteliales en la superficie, para simular el estroma y el epitelio de una conjuntiva en vivo, respectivamente". Ambos tipos celulares se obtuvieron de donaciones de tejido de conjuntiva de ojos humanos de cadáver.


Con todo ello, y mediante técnicas que se emplean en el campo de la Ingeniería de Tejidos, se consiguió una construcción en la que las células funcionaban normalmente y se mantenían en condiciones adecuadas para los estudios de laboratorio dos semanas.

CAPACES DE FUNCIONAR COMO EN VIVO

La conjuntiva diseñada "es funcional y capaz de responder a estímulos que simulan en el laboratorio una situación de enfermedad inflamatoria"
Los científicos comprobaron en el estudio que las células epiteliales de las construcciones estratificaban, es decir, eran capaces de crecer en varias capas, de forma similar a como lo hacen en vivo. Además, crecía un tipo particular de célula epitelial, que se llama célula caliciforme, que está especializado en producir unas proteínas denominadas mucinas, en particular la mucina MUC5AC.

En esta línea, se sabe que la cantidad de MUC5AC está disminuida en algunas enfermedades inflamatorias anteriormente mencionadas, al igual que se conocen los estímulos desencadenantes. "Con los estímulos adecuados recreamos en el laboratorio las situaciones que hacen que esto suceda y comprobamos que las células de la construcción respondían disminuyendo o aumentando la producción de MUC5AC. También estudiamos cómo producían otras moléculas, por ejemplo la interleucina-6, como consecuencia de esos estímulos y comprobamos que lo hacían como se sabe que ocurre en las enfermedades estudiadas", indice.

Por ello, el equipo subraya que la construcción 3D de conjuntiva diseñada "es funcional y capaz de responder a estímulos que simulan en el laboratorio una situación de enfermedad inflamatoria". Esto constituye una importante novedad en el ámbito de la investigación en conjuntiva, donde creen que el modelo 3D que han presentado puede tener "una muy buena acogida".

Este trabajo constituyó la tesis doctoral de la doctora Laura García Posadas, quien en estos momentos está ampliando su formación académica con un post-doctorado en un centro de investigación de la prestigiosa Harvard Medical School de Boston (Estado Unidos).


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