Un ambicioso proyecto de la Universidad Politécnica de Madrid y el Instituto IMDEA Materiales busca desarrollar nuevas herramientas para abordar algunas de las enfermedades más debilitadoras de la actualidad.

El proyecto iCELLS-CM, financiado por la Comunidad de Madrid, tiene como objetivo la creación de dispositivos microfisiológicos capaces de aplicar estímulos mecánicos controlados en células y tejidos.

A través de estos dispositivos, los investigadores podrán estudiar cómo ciertas señales influyen en procesos biológicos asociados a patologías como el cáncer de mama, las úlceras diabéticas o la osteoporosis.

“Hemos detectado unas patologías de interés, cuyos tratamientos habituales podrían beneficiarse de los efectos coadyuvantes de estímulos mecánicos adicionales a determinadas amplitudes y frecuencias aún por determinar,” explica el Prof. Andrés Díaz Lantada de la UPM.

“El cáncer, la diabetes y la osteoporosis son problemas extraordinariamente complejos, cuyo abordaje puede recurrir a la mecanobiología como área de conocimiento emergente”, añadió.

La investigación se basará en tecnologías organ-on-a-chip (OoC) y lab-on-a-chip (LoC), dispositivos miniaturizados capaces de reproducir aspectos clave de la fisiología humana.

Los OoC recrean la estructura y función de tejidos y órganos humanos, como el pulmón o el hígado, en un chip, un pequeño dispositivo del tamaño de una moneda. Por su parte, los LoC integran múltiples procesos analíticos en un microchip, permitiendo análisis químicos o biológicos rápidos, automatizados y con muy poco volumen de muestra.

Y, de manera innovadora, los investigadores combinarán estos sistemas con gemelos digitales (digital twins) construidos a partir de los datos experimentales. Esto permitirá modelar el comportamiento celular y predecir la respuesta de distintas células a diferentes estímulos mecánicos.

“Estos dispositivos avanzados pueden acelerar las investigaciones en salud, y desarrollarlas de forma efectiva, segura y sostenible, gracias a su capacidad de miniaturizar y multiplexar, y contribuir así a la reducción de la experimentación animal,” dice el Prof. Díaz Lantada.

“Sin embargo, son también sistemas complejos de desarrollar y que requieren equipos de microfabricación especializados y un conjunto de tecnologías de apoyo habitualmente muy costosas.”

“Por eso, el proyecto explorará diseños y tecnologías accesibles, y contribuirá a la ciencia abierta compartiendo determinados diseños y soluciones.”

iCELLS-CM surge como alianza sinérgica entre las capacidades de la universidad y el Instituto IMDEA Materiales. La UPM aportará un amplio conocimiento en tecnologías avanzadas facilitadoras que permitan analizar a las células y tejidos a diferentes escalas y de manera metódica y reproducible.

Mientras tanto, la investigación de IMDEA Materiales será liderada por la Dra. Mónica Echeverry Rendón, con la participación del Prof. Jon Molina en el área de micro- y nanomecánica. Se centrará en el análisis de las células, en los aspectos de biología celular, y explorará estrategias innovadoras para desplegar los efectos beneficiosos de la mecanobiología para diferentes patologías.

Según la Dra. Echeverry Rendón, iCELLS-CM plantea muchos desafíos de investigación, tanto básica, como aplicada, asociados a interrogar mecánicamente a las células para obtener indicaciones relevantes para futuras terapias.

“Para modificar el microambiente celular es fundamental comprender los mecanismos que intervienen tras la estimulación mecánica”, dijo la Dra. Echeverry Rendón. “Debido a la complejidad de este sistema y a la variabilidad entre los distintos tipos de células o tejidos, es necesario explorar diferentes estrategias, desde el diseño hasta las formas de estimulación, para proponer opciones optimizadas.”

“Este es, sin duda, un proyecto ambicioso,” añadió. “Su clave reside en gran parte en nuestro equipo multidisciplinar, con una sólida participación de jóvenes investigadores, que nos permite abordar el problema desde distintas perspectivas.”

“Además, este proyecto marca el inicio de una línea de investigación consolidada, reforzada por colaboraciones nacionales e internacionales y orientada a proyectos de mayor envergadura.”

Este proyecto sinérgico de I+D “Desarrollo de dispositivos lab-on-a-chip para mecanobiología multiescala y digital twins asociados destinados a la investigación y la modelización de estímulos mecánicos terapéuticos para salud global“ con número de referencia SYG-2024/TEC-1062, y acrónimo iCELLS-CM, es financiado por la Comunidad de Madrid a través de la convocatoria del año 2024 de Ayudas a Proyectos de I+D realizados en colaboración entre grupos de investigación pertenecientes a las universidades y organismos de investigación de la Comunidad de Madrid en la modalidad de proyectos sinérgicos de I+D.