Esta línia té com a objectiu el dissenyar i validar noves estratègies que permeten un desenvolupament farmacèutic més eficaç i segur mitjançant l'aplicació de models cel·lulars hepàtics a l'estudi del metabolisme de fàrmacs, i del seu hepatotoxicidad. La investigació comporta el desenvolupament de models cel·lulars altament diferenciats i el d'assajos multiparamètrics de cribratge per a predir i classificar la toxicitat de nous compostos basats en l'avaluació simultània de diversos biomarcadores indicatius de diferents funcions cel·lulars i/o mecanismes de toxicitat. Bàsicament s'utilitzen dos tipus d'aproximacions l'anàlisi transcriptómicas i metabolómico i tècniques d'anàlisis d'imatge de microscòpia d'alt contingut. A més, la investigació en esta línia està dirigida a disposar de models i estratègies que permeten explorar i aprofundir en els diferents mecanismes d'hepatotoxicidad (colèstasis, esteatosis, fosfolipidosis, disrupció mitocondrial, estrés oxidatiu, idiosincràsia metabòlica, inactivació, etc. …) implicats en l'acció tòxica, així com en la identificació de biomarcadores per a la seua possible translació al seguiment clínic de l'hepatotoxicidad per fàrmacs (diagnòstic, seguiment, prevenció, pronòstic i tractament).
El grup ha aconseguit aplicar amb èxit tècniques d'anàlisi metabolómico per a estudis de toxicitat hepàtica per medicaments. En mesurar els canvis metabòlics que ocorren en un hepatòcit després d'un insult tòxic, és possible relacionar els efectes observats in vitro amb les dades clíniques i amb els mecanismes de toxicitat implicats. Diversos estudis amb hepatotoxinas model recolzen el perfil metabolómico en el sèrum o orina com un enfocament poderós per a buscar nous biomarcadores de la lesió hepàtica induïda per fàrmacs. L'ús de l'anàlisi metabolómico s'ha revelat com una eina molt potent per a descriure amb precisió el fenotip del mal hepàtic, estimar el grau de recuperació metabòlica del fetge i per a l'elucidació del mecanisme de l'hepatotoxicidad induïda per fàrmacs.
Esta línia d'investigació té com a objectiu principal el desenvolupar estratègies i eines no invasives per a monitorar la magnitud de la malaltia del fetge gras no alcohòlic (NAFLD), basades fonamentalment en l'anàlisi metabolómico i miRNómico del sèrum de pacients . Els obesos mòrbids que seran sotmesos a cirurgia bariátrica presenten molt sovint comorbiditats relacionades amb l'obesitat, entre les quals es troba NAFLD, i constituïxen un model clínic idoni en el qual poder estudiar la malaltia, permetent l'accés a la presa de mostres clíniques(sèrum i biòpsia hepàtica) en el transcurs de la intervenció, i un seguiment posterior de l'evolució de la malaltia a través de l'estudi del metaboloma i el miRNoma, així com la seua evolució i eventual resposta al tractament.
La hipòtesi principal d'este projecte postula que en la patogènesi del fetge gras no alcohòlic (EHGNA) estan implicades múltiples vies de regulació transcripcional. L'objectiu general és, per tant, el d'investigar nous mecanismes transcripcionales implicats en el desenvolupament i progressió de l'EHGNA, i en particular, els efectes toxicogenómicos que causen els medicaments esteatósicos. També es pretén descobrir biomarcadores específics (e.g. microRNAs, metabòlits, etc) que permeten discriminar entre l'esteatosis metabòlica i la induïda per medicaments. S'està duent a terme un estudi clínic amb pacients pediàtrics tractats amb valproat, davant la sospita que eixe fàrmac, que en estudis in vitro és capaç de causar acumule de greix als hepatòcits, poguera estar causant una esteatosis silent en pacients pediàtrics. En este estudi clínic, es pretén aplicar els biomarcadores d'esteatosis (metabolómicos i miRNomicos) descoberts en estudis en pacients amb fetge gras (sèrum i fetge) i en estudis en cultiu d'hepatòcits humans (tractats amb valproat) per a identificar els pacients pediàtrics epilèptics en risc d'esteatosis hepàtica iatrogènica.
La finalitat última d'esta línia d'investigació és determinar l'estat metabòlic d'un òrgan de donant cadavèric previ al seu implant a través de l'anàlisi metabolómico d'una mostra de teixit hepàtic. La presencia/absència de determinats metabòlits és un bon predictor del grau d'èxit funcional del fetge implantat. I d'esta manera es pretén disposar d'un indicador que, més enllà dels aspectes morfològics i histològics del fetge, assenyale la seua capacitat funcional i l'èxit del trasplantament. L'estudi inicialment desenvolupat a l'hospital La FE ha donat pas a un estudi multicèntric amb la participació de 5 unitats de Trasplantament hepàtic i prop de 1000 trasplantaments estudiats.
Desenvolupament de scores que permeten predir l'evolució del receptor de trasplantament hepàtic i de l'empelt a llarg termini. Un treball previ va permetre establir nous scores per a avaluar l'evolució d'un pacient posttrasplantament hepàtic. El model fa ús de paràmetres clínics habituals. Demostrada la seua validesa i havent sigut comparat amb uns altres scores. Actualment s'estan desenvolupant models que combinen els paràmetres anteriorment identificats amb uns altres amb la finalitat de permetre prediccions més precises de l'evolució clínica del pacient posttrasplantament. També es pretén adaptar el test per a avaluar la capacitat funcional hepàtica de pacients que seran sotmesos a resecció hepàtica major.
El grup pretén explorar i afermar la teràpia cel·lular hepàtica amb hepatòcits/adults, així com amb progenitors hepàtics per al tractament de patologies hepàtiques. Un altre objectiu és el d'explorar la utilitat clínica d'altres estirps cel·lulars com a cèl·lules reprogramades (iPSC: conversió directa i indirecta de fibroblasts a iHep) o cèl·lules pluripotents embrionàries (hESC). Finalment, estem plantejant l'ús d'iPSC amb tecnologia d'edició genòmica (medicina personalitzada) com a tractament realista d'unes certes malalties metabòliques congènites.
Una de les limitacions més importants en els estudis in vitro de toxicitat hepàtica per medicaments, o en altres patologies, és la predominant naturalesa idiosincràtica de moltes d'eixes patologies i la dificultat de reproduir in vitro les característiques singulars dels hepatòcits d'estos pacients. Donada la impossibilitat d'obtindre hepatòcits d'estos pacients, susceptibles de ser mantinguts en cultiu per a visualitzar el fenomen patològic en qüestió, s'ha desenvolupat i instaurat en el laboratori una estratègia encaminada a generar hepatòcits d'un determinat pacient a través de la reprogramació directa de cèl·lules somàtiques del pacient. El procés de reprogramació directa (sense passar per un estadi de cèl·lula pluripotencial) es fa amb l'ajuda de vectors que codifiquen per tres factors de transcripció hepàtics clau. Estos factors són HNF4a, HNF1a i FOXA3, i amb esta triple infecció, o bé amb un vector policistrónico que engloba als tres, s'aconseguix generar cèl·lules tipus hepàtiques (iHeps) de manera ràpida. Els 3 factors hepàtics estan precedits per un promotor inducible per doxiciclina desenvolupat per nosaltres. Les cèl·lules són així mateix transfectades amb un altre vector conté el gen hTERT, que evita l'entrada en senescència cel·lular, i el rtTA necessari perquè s'expressen els gens regulats pel promotor després de l'addició de doxiciclina. D'esta manera és possible aconseguir cèl·lules hepàtiques d'un pacient sense haver de recórrer a la biòpsia. Per a demostrar en quina mesura estes iHeps es comporten igual que els hepatòcits del fetge, està en curs un estudi clínic en el qual es compara el comportament dels hepatòcits obtinguts d'una biòpsia hepàtica quirúrgica enfront d'un grup de fàrmacs, amb les iHeps generades a partir de fibroblasts, cèl·lules mesenquimales i epitelials del tracte urinari dels mateixos pacients.
Amb la finalitat d'establir un tests simple que permeta determinar la capacitat metabòlica del fetge per a xenobiòtics d'un pacient per un procediment mínimament invasiu es va posar en marxa un assaig clínic de fase I/II estudi que consistix en la mesura en sèrum i orina dels nivells d'un combinat de fàrmacs i els seus metabòlits, després d'una administració oral. Basats en els ràtios de fàrmac/metabòlit, i la cinètica en sang i en orina, és possible establir l'activitat que el fetge posseïx dels diversos enzims implicats en la biotransformación dels xenobiòtics. El cocktail administrat als pacients està constituït per cafeïna, paracetamol, dextrometorfano i clorfenilamina. Després de l'administració oral es determinen a lahora i a les dues hores la presència dels fàrmacs i dels seus principals metabòlits en sèrum i en orina. L'estudi es va dur a terme en pacients que havien de ser sotmesos a una intervenció hepàtica i es va dur a terme un dia abans de la cirurgia. En el transcurs de l'acte quirúrgic es va prendre una mostra de teixit hepàtic en la qual es van determinar les activitats enzimàtiques de biotransformación de fàrmacs. Estes dades van servir per al desenvolupament del model que permet, a partir de les mesures en sèrum/orina, estimar les activitats enzimàtiques en el fetge, incorporant modelització automatitzada de models PBPK.
Amb la finalitat de promoure l'ús i aplicació del trasplantament cel·lular hepàtic, s'estan duent a terme diverses estratègies. D'una banda, la generació d'hepatòcits (iHeps), susceptibles de ser trasplantats en pacients, i per l'altra, i en el cas singular de malalties lligades al cromosoma X, en pacients heterocigóticos, i aprofitant el fenomen espontani de silenciament d'un dels al·lels X, seleccionar les cèl·lules (fibroblasts), que expressen l'al·lel X no defectuós per a reprogramar-les a hepatòcits, que resulten ser funcionals, amb vista a tractament de malalties metabòliques. D'esta manera s'aprofiten cèl·lules del propi pacient per a un autotrasplantament, minimitzant així el risc de rebuig immunològic.
