Esta línea tiene como objetivo el diseñar y validar nuevas estrategias que permitan un desarrollo farmacéutico más eficaz y seguro mediante la aplicación de modelos celulares hepáticos al estudio del metabolismo de fármacos, y de su hepatotoxicidad. La investigación comporta el desarrollo de modelos celulares altamente diferenciados y el de ensayos multiparamétricos de cribado para predecir y clasificar la toxicidad de nuevos compuestos basados en la evaluación simultánea de varios biomarcadores indicativos de distintas funciones celulares y/o mecanismos de toxicidad. Básicamente se utilizan dos tipos de aproximaciones el análisis transcriptómicas y metabolómico y técnicas de análisis de imagen de microscopía de alto contenido. Además, la investigación en esta línea está dirigida a disponer de modelos y estrategias que permitan explorar y profundizar en los diferentes mecanismos de hepatotoxicidad (colestasis, esteatosis, fosfolipidosis, disrupción mitocondrial, estrés oxidativo, idiosincrasia metabólica, inactivación, etc. …) implicados en la acción tóxica, así como en la identificación de biomarcadores para su posible traslación al seguimiento clínico de la hepatotoxicidad por fármacos (diagnóstico, seguimiento, prevención, pronóstico y tratamiento).    

El grupo ha conseguido aplicar con éxito técnicas de análisis metabolómico para estudios de toxicidad hepática por medicamentos.  Al medir los cambios metabólicos que ocurren en un hepatocito después de un insulto tóxico, es posible relacionar los efectos observados in vitro con los datos clínicos y con los mecanismos de toxicidad implicados. Varios estudios con hepatotoxinas modelo respaldan el perfil metabolómico en el suero u orina como un enfoque poderoso para buscar nuevos biomarcadores de la lesión hepática inducida por fármacos. El uso del análisis metabolómico se ha revelado como una herramienta muy potente para describir con precisión el fenotipo del daño hepático, estimar el grado de recuperación metabólica del hígado y para la elucidación del mecanismo de la hepatotoxicidad inducida por fármacos.                

Esta línea de investigación tiene como objetivo principal el desarrollar estrategias y herramientas no invasivas para monitorizar la magnitud de la enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD), basadas fundamentalmente en el análisis metabolómico y miRNómico del suero de pacientes . Los obesos mórbidos que van a ser sometidos a cirugía bariátrica presentan muy a menudo comorbilidades relacionadas con la obesidad, entre las que se encuentra NAFLD, y constituyen un modelo clínico idóneo en el que poder estudiar la enfermedad, permitiendo el acceso a la toma de muestras clínicas(suero y biopsia hepática) en el transcurso de la intervención, y un seguimiento posterior de la evolución de la enfermedad a través del estudio del metaboloma y el miRNoma, así como su evolución y eventual respuesta al tratamiento.  

La hipótesis principal de este proyecto postula que en la patogénesis del hígado graso no alcohólico (EHGNA) están implicadas múltiples vías de regulación transcripcional. El objetivo general es, por lo tanto, el de investigar nuevos mecanismos transcripcionales implicados en el desarrollo y progresión de la EHGNA, y en particular, los efectos toxicogenómicos que causan los medicamentos esteatósicos. También se pretende descubrir biomarcadores específicos (e.g. microRNAs, metabolitos, etc) que permitan discriminar entre la esteatosis metabólica y la inducida por medicamentos. Se está llevando a cabo un estudio clínico con pacientes pediátricos tratados con valproato, ante la sospecha de que ese fármaco, que en estudios in vitro es capaz de causar acumulo de grasa a los hepatocitos, pudiera estar causando una esteatosis silente en pacientes pediátricos. En este estudio clínico, se pretende aplicar los biomarcadores de esteatosis (metabolómicos y miRNomicos) descubiertos en estudios en pacientes con hígado graso (suero e hígado) y en estudios en cultivo de hepatocitos humanos (tratados con valproato) para identificar los pacientes pediátricos epilépticos en riesgo de esteatosis hepática iatrogénica.                

La finalidad última de esta línea de investigación es determinar el estado metabólico de un órgano de donante cadavérico previo a su implante a través del análisis metabolómico de una muestra de tejido hepático. La presencia/ausencia de determinados metabolitos es un buen predictor del grado de éxito funcional del hígado implantado. Y de esta manera se pretende disponer de un indicador que, más allá de los aspectos morfológicos e histológicos del hígado, señale su capacidad funcional y el éxito del trasplante.  El estudio inicialmente desarrollado en el hospital La FE ha dado paso a un estudio multicéntrico con la participación de 5 unidades de Trasplante hepático y cerca de 1000 trasplantes estudiados.

Desarrollo de scores que permitan predecir la evolución del receptor de trasplante hepático y del injerto a largo plazo. Un trabajo previo permitió establecer nuevos scores para evaluar la evolución de un paciente post-trasplante hepático. El modelo hace uso de parámetros clínicos habituales. Demostrada su validez y habiendo sido comparado con otros scores. Actualmente se están desarrollando modelos que combinan los parámetros anteriormente identificados con otros con el fin de permitir predicciones más precisas de la evolución clínica del paciente post-trasplante. También se pretende adaptar el test para evaluar la capacidad funcional hepática de pacientes que van a ser sometidos a resección hepática mayor.

El grupo pretende explorar y afianzar la terapia celular hepática con hepatocitos/adultos, así como con progenitores hepáticos para el tratamiento de patologías hepáticas. Otro objetivo es el de explorar la utilidad clínica de otras estirpes celulares como células reprogramadas (iPSC: conversión directa e indirecta de fibroblastos a iHep) o células pluripotentes embrionarias (hESC). Por último, estamos planteando el uso de iPSC con tecnología de edición genómica (medicina personalizada) como tratamiento realista de ciertas enfermedades metabólicas congénitas.     

Una de las limitaciones más importantes en los estudios in vitro de toxicidad hepática por medicamentos, o en otras patologías, es la predominante naturaleza idiosincrásica de muchas de esas patologías y la dificultad de reproducir in vitro las características singulares de los hepatocitos de dichos pacientes. Dada la imposibilidad de obtener hepatocitos de dichos pacientes, susceptibles de ser mantenidos en cultivo para visualizar el fenómeno patológico en cuestión, se ha desarrollado e instaurado en el laboratorio una estrategia encaminada a generar hepatocitos de un determinado paciente a través de la reprogramación directa de células somáticas del paciente. El proceso de reprogramación directa (sin pasar por un estadio de célula pluripotencial) se hace con la ayuda de vectores que codifican por tres factores de transcripción hepáticos clave. Dichos factores son HNF4a, HNF1a y FOXA3, y con esta triple infección, o bien con un vector policistrónico que engloba a los tres, se consigue generar células tipo hepáticas (iHeps) de forma rápida. Los 3 factores hepáticos están precedidos por un promotor inducible por doxiciclina desarrollado por nosotros. Las células son asimismo transfectadas con otro vector contiene el gen hTERT, que evita la entrada en senescencia celular, y el rtTA necesario para que se expresen los genes regulados por el promotor tras la adición de doxiciclina. De esta manera es posible conseguir células hepáticas de un paciente sin tener que recurrir a la biopsia. Para demostrar en qué medida estas iHeps se comportan igual que los hepatocitos del hígado, está en curso un estudio clínico en el que se compara el comportamiento de los hepatocitos obtenidos de una biopsia hepática quirúrgica frente a un grupo de fármacos, con las iHeps generadas a partir de fibroblastos, células mesenquimales y epiteliales del tracto urinario de los mismos pacientes.                

Con el fin de establecer un tests simple que permita determinar la capacidad metabólica del hígado  para xenobióticos de un paciente por un procedimiento mínimamente invasivo se puso en marcha un ensayo clínico de fase I/II estudio que consiste en la medida en suero y orina de  los niveles de un combinado de fármacos y sus metabolitos, tras una administración oral. Basados en los ratios de fármaco/metabolito, y la cinética en sangre y en orina, es posible establecer la actividad que el hígado posee de las diversas enzimas implicados en la biotransformación de los xenobióticos. El cocktail administrado a los pacientes está constituido por cafeína, paracetamol, dextrometorfano y clorfenilamina. Tras la administración oral se determinan a lahora y a las dos horas la presencia de los fármacos y de sus principales metabolitos  en suero y en orina. El estudio se llevó a cabo en pacientes que debían ser sometidos a una intervención hepática y se llevó a cabo un día antes de la cirugía. En el transcurso del acto quirúrgico se tomó una muestra de tejido hepático en la que se determinaron las actividades enzimáticas de biotransformación de fármacos. Estos datos sirvieron para el  desarrollo del  modelo que permite, a partir de las medidas en suero/orina, estimar las actividades enzimáticas en el hígado, incorporando modelización computerizada de modelos PBPK.                

Con el fin de promover el uso y aplicación del trasplante celular hepático, se están llevando a cabo diversas estrategias. Por una parte, la generación de hepatocitos (iHeps), susceptibles de ser trasplantados en pacientes, y por la otra, y en el caso singular de enfermedades ligadas al cromosoma X, en pacientes heterocigóticos, y aprovechando el fenómeno espontáneo de silenciamiento de uno de los alelos X, seleccionar las células (fibroblastos), que expresan el alelo X no defectuoso para reprogramarlas a hepatocitos, que resultan ser funcionales, con vistas a tratamiento de enfermedades metabólicas.  De esta manera se aprovechan células del propio paciente para un autotrasplante, minimizando así el riesgo de rechazo inmunológico.