3D3B AVATAR avanza en el desarrollo de un dispositivo que replique en 3D la barrera hematoencefálica para el estudio de la enfermedad de Alzheimer

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3D3B AVATAR avanza en el desarrollo de un dispositivo que replique en 3D la barrera hematoencefálica para el estudio de la enfermedad de Alzheimer

  • Gobierno de Navarra financia esta iniciativa multicéntrica liderada por Navarrabiomed con 1,3 millones de euros

El proyecto 3D3B AVATAR es una incitativa estratégica multicéntrica financiada por Gobierno de Navarra y coordinada por la Unidad de Oncohematología de Navarrabiomed, que tiene como objetivo crear mediante impresión 3D un dispositivo que mimetice la barrera hematoencefálica y que permita el desarrollo de nuevos fármacos dirigidos al tratamiento de la enfermedad de Alzheimer. Participan también profesionales del Biobanco y la Unidad de Neuroepigenética de Navarrabiomed, del Centro de Investigación Médica Aplicada (CIMA), de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), del Centro tecnológico de automoción y mecatrónica NAITEC y de Grupo 3Dbide, formado por las empresas: Iruña Tecnologías, Hirudi y One Voxel

Este estudio multicéntrico se encuentra actualmente abordando de manera paralela las cuatro fases del proyecto que comienzan con el diseño de una imagen que represente la barrera hematoencefálica y la puesta a punto de las herramientas tecnológicas necesarias para replicar la microvasculatura cerebral. Esta iniciativa, que comenzó su andadura en octubre de 2020, tendrá una duración total de 2 años.

El cerebro está protegido de una barrera hematoencefálica (BHE) que funciona como protección y evita el acceso de tóxicos u otros componentes externos. Sin embargo, también supone un impedimento en el desarrollo de fármacos en la fase preclínica, en los que se corrobora la efectividad que tendrán los fármacos una vez administrados a los pacientes en el ensayo clínico que sea llevado a cabo. Por el momento, la comunidad científica no ha sido capaz de garantizar en la fase preclínica la eficacia de un medicamento en personas con deterioro cognitivo como por ejemplo en enfermedad Alzheimer, ya que se desconoce en qué grado llegará al cerebro al tener que atravesar primero la BHE.

“El proyecto surge con el reto de crear un dispositivo microfluídico que mimetice la barrera hematoenceflálica del cerebro a nivel microscópico. Tenemos el desafío de desarrollar estructuras vasculares sobre las que deberán ser capaces de crecer las células que componen la barrera hematoencefálicas”, explica Natalia Ramírez Huerto, investigadora principal de la Unidad de Oncohematología de Navarrabiomed y del proyecto. 

Durante los dos años de desarrollo de la investigación y con una financiación total de 1,3 millones de euros del Departamento de Desarrollo Económico y Empresarial del Gobierno de Navarra, el proyecto aspira a obtener una réplica de la barrera que pueda utilizar cualquier grupo de investigación en neurociencias con el fin de avanzar en el desarrollo de fármacos contra la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas y así poder estudiar mejor dicha enfermedad.

Cuatro fases

Desde Navarrabiomed, además de la gestión y coordinación científica del consorcio que constituye 3D3B AVATAR, se está colaborando directamente con CIMA en el desarrollo del primer bloque del proyecto. En este se pretende procesar tejido cerebral mediante tecnologías de clarificación, consiguiendo así la máxima sensibilidad para la obtención de imágenes lo suficientemente precisas de la BHE, a partir de las cuales se trabajará en el diseño del dispositivo. “Proporcionaremos las primeras imágenes e intentaremos generarlas con los microscopios existentes y que están siendo desarrollados con este proyecto en el CIMA”, informa Carlos Ortiz de Solórzano, ingeniero de TECNUN (Universidad de Navarra, San Sebastián) e investigador en el CIMA.

La UPNA se encargará de procesar las imágenes que aporte CIMA en 3D y generar el modelo fluidodinámico, según expone Mauro Malvè, profesor de Teoría de Estructuras en el Departamento de Ingeniería: “A partir del diseño que tengamos crearemos una estructura en tres dimensiones que muestre un modelo fluido y simule su comportamiento dentro de la microvasculatura”. La complicación reside en el tamaño microscópico de la imagen.

El siguiente paso recaerá en NAITEC. Su cometido es generar un patrón de impresión a partir del modelo computacional de la UPNA y conseguir el material para fabricar el dispositivo. Estíbaliz Armendáriz Zubillaga, gestora de proyectos en NAITEC, aclara que utilizarán bioresina, “a priori ácido hialurónico, pues se ha visto que funciona bien con las células cerebrales”. Con ello nutrirán la impresora 3D para fabricar los modelos computacionales facilitados por la UPNA.

El último eslabón, la fabricación, “es una labor muy compleja”, en palabras de Mikel Arbeloa, director de la empresa Hirudi. En el ámbito de la impresión 3D se trabaja con una técnica llamada estereolitografía para la creación de pequeñas estructuras. “Pero tenemos que ir más allá”, apunta Arbeloa, ya que se trata de un dispositivo de 10 micras de diámetro. La firma 3Dbide se encargará de configurar una máquina capaz de fabricar esas estructuras y de procedimentar pruebas que necesitan los investigadores.   

Antecedentes de la investigación

Antes de consolidarse el consorcio y lanzar el proyecto en septiembre de 2020, la idea original de 3D3B AVATAR recibió el I Premio en el concurso científico SciencEkaitza 2019, organizado por el Gobierno de Navarra con el objetivo de reconocer ideas disruptivas y transformadoras que combinen excelencia, factibilidad e impacto o que estén planteadas desde la creatividad y la innovación científico-tecnológica. 
 

Imágenes
De izquierda a derecha, Mauro Malvè, Carlos Ortiz de Solórzano, Estíbaliz Armendariz, MIkel Arbeloa y Natalia Remírez.
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Encuentro del consorcio 3D3B AVATAR en las instalaciones de Navarrabiomed.
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