Debido a que su trabajo es eliminar las drogas y otros compuestos extraños del cuerpo, los riñones son un objetivo principal para cualquier efecto tóxico. Ahora, después de encontrar una forma eficaz de producir células de riñón humano a partir de células madre, un equipo de científicos ha desarrollado la primera plataforma de cribado libre de animales que es capaz de predecir con exactitud los efectos tóxicos de los compuestos sobre el riñón.
En la revista Scientific Reports, científicos del Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología (IBN) en Singapur describen cómo desarrollaron la plataforma utilizando células madre de origen humano pluripotentes (iPSCs) y los métodos de aprendizaje automático.
Así como la predicción de la toxicidad, señalan que la nueva plataforma también identifica correctamente los mecanismos de lesión que un fármaco puede inducir, y que pueden mejorar la comprensión del compuesto y sus efectos.
El equipo anticipa que la nueva herramienta será muy útil no sólo para las compañías farmacéuticas, que buscan mejorar y acelerar el desarrollo de medicamentos, así como reducir sus costes, sino también para la industria alimentaria y cosmética.
Además de aumentar las preocupaciones éticas, la utilización de animales para tratar de predecir si un nuevo fármaco es seguro para su uso en seres humanos tiene muchos inconvenientes. Por ejemplo, a nivel de costes altos, el tiempo demandado y no necesariamente asegura resultados fiables debido a las diferencias entre las especies.
Los autores también señalan que, a menudo, la toxicidad de un fármaco no se descubre hasta las últimas etapas de desarrollo de fármacos, y a veces sólo después de que se ha comercializado. Así que hay una necesidad de herramientas que puedan detectar cualquier efecto tóxico mucho antes en la fase de desarrollo de fármacos.
Además, ahora hay muchas partes del mundo, como la UE, India e Israel, donde es ilegal la venta de productos cosméticos que hayan sido probados en animales.
‘Células de riñón de alta pureza adecuadas para la detección de compuesto’
El autor principal, el Dr. Daniele Zink, líder del equipo del IBN y director científico de investigación, dice:
«Hemos desarrollado el protocolo más rápido y eficiente para la generación de células renales a partir de células madre pluripotentes inducidas. En un plazo de 8 días, se producen células de riñón de alta pureza que son adecuadas para la detección de compuestos.»
La nueva plataforma es el resultado de varios años de trabajo que evaluaron las versiones anteriores. Estas versiones anteriores utilizan células tubulares proximales renales humanas o células similares derivadas de células madre embrionarias humanas (hESCs). Sin embargo, estas versiones no eran ideales porque las células primarias no son fáciles a la fuente del cuerpo, y hay preocupaciones éticas y legales con el uso de hESCs.
Así que el equipo se volvió a iPSCs humanos, que se pueden generar a partir de células que se encuentran fácilmente en el cuerpo, por ejemplo en la piel. La otra ventaja de iPSCs es que también pueden ser utilizados para desarrollar modelos en el paciente y enfermedades específicas que pueden mejorar la comprensión de la enfermedad renal y ayudar al desarrollo de terapias personalizadas.
Aprendizaje automático aumenta la precisión de la predicción
Otra característica importante de la plataforma de cribado es el uso de métodos de aprendizaje automático. Estos mejoran en gran medida la precisión de la predicción. El aprendizaje automático utiliza métodos informáticos que enseñan a sí mismos cómo crecer y cambiar, ya que se alimentan de los nuevos datos obtenidos. El Dr. Zink señala:
«Estábamos más capaces de identificar los mecanismos de lesión y vías celulares inducidas por las drogas mediante el uso de imágenes celulares automatizadas. Esperamos que nuestro trabajo pueda contribuir al desarrollo de productos más seguros en el futuro.»
La Dra. Zink y sus colegas ahora están buscando formar un equipo con socios industriales para validar y aplicar sus plataformas de detección renales.
