Nuevos instrumentos para la investigación en el laboratorio de farmacología y fisiología. Diseño e implementación

Abstract

El análisis farmacológico de las sustancias químicas con tejidos vivos de animales es fundamental para valorar sus posibles efectos terapéuticos antes de probarlos en seres humanos. Sin embargo, en la actualidad, estos estudios han sido relegados a las últimas etapas en el cribado masivo de nuevos fármacos. La razón se debe, principalmente, a que las técnicas de experimentación para ensayar sustancias químicas directamente en tejidos vivos son muy lentas y no tienen capacidad de análisis suficiente para afrontar el ritmo de las investigaciones modernas, llegando incluso a no ser rentables desde un punto de vista económico. En este sentido, el proyecto científico-técnico de esta Tesis Doctoral consiste en el diseño e implementación de dos nuevos instrumentos de laboratorio con los que se pretende modernizar las técnicas de estudio con tejidos vivos, permitiendo experimentar con mayor rapidez y eficiencia. Esos instrumentos son: a) Multi-Well Organ Bath (MuWOB): consiste en un innovador instrumento para medir la respuesta contráctil que provocan las sustancias químicas en porciones pequeñas de tejido vivo. A diferencia de los sistemas que se utilizan hoy en día, donde las muestras se incuban en copas de vidrio y las contracciones se miden con sensores electromecánicos, el MuWOB utiliza una placa multipocillos como soporte biológico para los tejidos y una técnica de medida basada en algoritmos de visión por ordenador y fotogrametría. Esto le aporta ventajas que no ofrecen los instrumentos convencionales. Principalmente, el MuWOB se distingue por su capacidad para analizar múltiples sustancias con hasta 96 muestras en paralelo y permite trasladar la experimentación con tejidos vivos a las plataformas de trabajo robotizadas que emplean los grandes laboratorios para el cribado masivo de nuevos fármacos. Además, con MuWOB se consigue ahorrar en el coste económico por experimento, ya que permite un mejor aprovechamiento de las soluciones, fármacos y animales. Se trata de un aparato que ocupa muy poco espacio de poyata y que, económicamente, está al alcance de pequeños y medianos laboratorios. b) CANStim-8: es un equipo de electroestimulación multicanal y reprogramable que permite excitar hasta ocho porciones de tejido al mismo tiempo y de forma independiente. Está especialmente ideado para estimular preparaciones biológicas de muy baja impedancia mediante impulsos eléctricos de alta potencia. Su diseño incorpora mejoras y añade prestaciones adicionales con respecto a sus predecesores en el mercado, convirtiéndolo en un instrumento único para el desarrollo de nuevas técnicas de experimentación en Farmacología y Fisiología. Los dos instrumentos alcanzan un grado de desarrollo equivalente al nivel TRL-6 de la escala Technology Readiness Level, lo que implica haber demostrado el funcionamiento de un prototipo en un entorno relevante. Para ello, ambos aparatos fueron validados con la realización de múltiples experimentos farmacológicos publicados con anterioridad por diferentes autores, quienes emplearon los sistemas convencionales en sus estudios. La comparación de los resultados demostró que los dos instrumentos desarrollados constituyen nuevas herramientas de experimentación para el estudio farmacológico de nuevas sustancias de forma rápida, eficiente y directamente con tejidos vivos de animales.