Llamazares Prieto, Guillermo Alejandro
OCHOA GARRIDO, IGNACIO (dir.) ; FERNÁNDEZ LEDESMA, LUIS JOSÉ (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2018
Abstract: El cultivo de células de mamífero en el laboratorio, definido como el conjunto de metodologías y técnicas que permiten el mantenimiento y/o proliferación de células in vitro bajo condiciones controladas, es un pilar básico en investigación en las denominadas ciencias de la vida. Sobre esta tecnología, considerada una técnica rutinaria y ubicuamente distribuida en los laboratorios biomédicos, se asientan muchos de los avances obtenidos desde la segunda mitad del siglo XX en los campos de la medicina, biología y farmacología.
Sin embargo, pese a la revolución y enorme avance que supuso la introducción del mantenimiento de células in vitro, las metodologías y técnicas de cultivo han evolucionado relativamente poco desde su estandarización. Esto ha llevado, en algunos casos, al límite a las ténicas clásicas de cultivo celular, sobre todo en aplicaciones que requieren de la obtención de una prospectiva terapéutica ligada principalmente al descubrimiento de nuevos fármacos. La principal causa de la escasa capacidad predictiva de los modelos clásicos de cultivo celular es la incapacidad de incorporar la complejidad propia in vitro de los sistemas biológicos. Estas condiciones (gradientes de concentración, heterogeneidad celular y arquitectónica del tejido, etc) juegan un papel determinante en la actividad y efectividad de los agente terapéuticos. Lo que hace necesario el desarrollo de nuevos sistemas in vitro capaces de simular de forma eficiente la respuesta celular in vivo incorporando las condiciones y elementos del entorno celular en una escala espacio-temporal consecuente a la del nicho fisiológico celular. Estas características, tal y como se ha comentado anteriormente, se hace especialmente relevantes en el campo del desarrollo y descubrimiento de nuevos fármacos, donde muchos candidatos terapéuticos son descartados en las fases de investigación preclínica debido principalmente a una deficiente acción terapéutica o toxicidad que los modelos clásicos de cultivo son incapaces de anticipar. Lo que se traduce en un incremento en el coste y tiempo medio requerido para la comercialización de nuevos fármacos.
Los sistemas microfluídicos aplicados al cultivo celular permiten recrear de forma precisa las condiciones del entorno celular que rigen la respuesta de las células en la misma escala física y temporal en la que tienen lugar estos eventos, la microescala. La microtecnología ha permitido generar modelos microfluídicos de cultivo celular capaces de simular respuestas fisiológicas complejas, dando lugar a la recreación de tejidos y órganos virtuales in vitro. Sin embargo, la difusión de estas técnicas es muy limitada, principalmente por la especialización requerida para el diseño, fabricación, manejo e interpretación de resultados en sistemas microfluídicos. Siendo estas las razones del confinamiento de estas tecnologías en unos pocos laboratorios, principalmente centrados en el desarrollo de los propios dispositivos microfluídicos más que en la búsqueda de respuestas a problemas biológicos complejos. Esto hace imprescindible un esfuerzo en el desarrollo de técnicas y metodologías que permitan “democratizar”, haciendo más accesibles, el uso de sistemas microfluídicos dentro del campo de la investigación biomédica.
El objetivo de este trabajo es el desarrollar sistemas microfluídicos híbridos que permitan aprovechar las ventajas aportadas por los sistemas microfluídicos a través de sistemas de traducción de escalas y que permitan el uso de elementos de cultivo tradicionales y/o muestras biológicas complejas en la macroescala. Todo ello se pretende hacer empleando nuevos materiales y técnicas que permitan una fabricación simplificada de los dispositivos microfluídicos o su industrialización en termoplásticos, material favorecido por la industria para la fabricación de elementos desechables de cultivo celular
Abstract (other lang.):
Sin embargo, pese a la revolución y enorme avance que supuso la introducción del mantenimiento de células in vitro, las metodologías y técnicas de cultivo han evolucionado relativamente poco desde su estandarización. Esto ha llevado, en algunos casos, al límite a las ténicas clásicas de cultivo celular, sobre todo en aplicaciones que requieren de la obtención de una prospectiva terapéutica ligada principalmente al descubrimiento de nuevos fármacos. La principal causa de la escasa capacidad predictiva de los modelos clásicos de cultivo celular es la incapacidad de incorporar la complejidad propia in vitro de los sistemas biológicos. Estas condiciones (gradientes de concentración, heterogeneidad celular y arquitectónica del tejido, etc) juegan un papel determinante en la actividad y efectividad de los agente terapéuticos. Lo que hace necesario el desarrollo de nuevos sistemas in vitro capaces de simular de forma eficiente la respuesta celular in vivo incorporando las condiciones y elementos del entorno celular en una escala espacio-temporal consecuente a la del nicho fisiológico celular. Estas características, tal y como se ha comentado anteriormente, se hace especialmente relevantes en el campo del desarrollo y descubrimiento de nuevos fármacos, donde muchos candidatos terapéuticos son descartados en las fases de investigación preclínica debido principalmente a una deficiente acción terapéutica o toxicidad que los modelos clásicos de cultivo son incapaces de anticipar. Lo que se traduce en un incremento en el coste y tiempo medio requerido para la comercialización de nuevos fármacos.
Los sistemas microfluídicos aplicados al cultivo celular permiten recrear de forma precisa las condiciones del entorno celular que rigen la respuesta de las células en la misma escala física y temporal en la que tienen lugar estos eventos, la microescala. La microtecnología ha permitido generar modelos microfluídicos de cultivo celular capaces de simular respuestas fisiológicas complejas, dando lugar a la recreación de tejidos y órganos virtuales in vitro. Sin embargo, la difusión de estas técnicas es muy limitada, principalmente por la especialización requerida para el diseño, fabricación, manejo e interpretación de resultados en sistemas microfluídicos. Siendo estas las razones del confinamiento de estas tecnologías en unos pocos laboratorios, principalmente centrados en el desarrollo de los propios dispositivos microfluídicos más que en la búsqueda de respuestas a problemas biológicos complejos. Esto hace imprescindible un esfuerzo en el desarrollo de técnicas y metodologías que permitan “democratizar”, haciendo más accesibles, el uso de sistemas microfluídicos dentro del campo de la investigación biomédica.
El objetivo de este trabajo es el desarrollar sistemas microfluídicos híbridos que permitan aprovechar las ventajas aportadas por los sistemas microfluídicos a través de sistemas de traducción de escalas y que permitan el uso de elementos de cultivo tradicionales y/o muestras biológicas complejas en la macroescala. Todo ello se pretende hacer empleando nuevos materiales y técnicas que permitan una fabricación simplificada de los dispositivos microfluídicos o su industrialización en termoplásticos, material favorecido por la industria para la fabricación de elementos desechables de cultivo celular
Abstract (other lang.):
Pal. clave: biología celular ; oncología ; tecnología de materiales ; mecánica de fluidos
Titulación: Programa de Doctorado en Bioquímica y Biología Molecular
Plan(es): Plan 485
Department: Bioquímica y Biología Molecular y Celular
Nota: Presentado: 19 10 2018
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, Bioquímica y Biología Molecular y Celular, 2018
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