Biomateriales y Terapias avanzadas

Grupos de Biomateriales y Terapias Avanzadas
San Román del Barrio, Julio Biomaterials Group (CSIC) Ver grupo
Becerra Ratia, José Tissue Bioengineering and Regeneration Laboratory (UMA) Ver grupo
Bellón Caneiro, Juan Manuel Translational Research Group in Biomaterials and Tissue Engineering (UAH) Ver grupo
Blanco Fernández, Jerónimo Cell Therapy Research Group (CSIC) Ver grupo
Calonge Cano, Margarita Ocular Surface Inflammation & Advanced Therapies Groups (UVA) Ver grupo
Martínez Barca, Miguel Ángel Group of Structural Mechanics and Materials Modeling (UZ) Ver grupo
Engel López, Elisabeth Research Group in Biomaterials, Biomechanics and Tissue Engineering (IBEC) Ver grupo
Gómez Ribelles, José Luis Biomaterials Centre (UPV) Ver grupo
González Martín, Mª Luisa Research Group on Microbial Adhesion (UEX) Ver grupo
Farre Ventura, Ramón  Cellular and Respiratory Biomechanics Group (UB) Ver grupo
Peris Serra, José Luis Health Technology Group (IBV) Ver grupo
Raya Chamorro, Ángel Centre of Regenerative Medicine in Barcelona (CMRB) Ver grupo
Rodríguez Cabello, José Carlos BIOFORGE (UVA) Ver grupo
Ruiz Romero, Cristina Tissue Bioengineering and Cell Therapy Group (CHUAC) Ver grupo
Vallet Regí, María Research Group in Intelligent Biomaterials (UCM) Ver grupo
Vilaboa Díaz, Nuria Research Group in Bone Physiopathology and Biomaterials (HULP) Ver grupo

Líneas estratégicas de investigación

BI 1. Terapia celular y génica:

  • Células madre y progenitoras. Reprogramación celular
  • Desarrollo de vectores no virales para terapia génica

La terapia génica y la terapia celular son campos de la investigación biomédica encaminados a reparar la causa directa de trastornos de carácter genético en el ADN o en la población celular, respectivamente.

Estas poderosas estrategias se focalizan también en la modulación de genes específicos y poblaciones celulares en enfermedades adquiridas, con el fin de reestablecer el estado normal. En muchas enfermedades, las terapias génica y celular se combinan en el desarrollo de terapias prometedoras.

Adicionalmente, estos dos campos han ayudado a proporcionar conceptos y técnicas que están ayudando a esclarecer aspectos de la regulación génica, linaje de las células madre, interacciones célula-célula, trayectorias de retroalimentación, capacidad de regeneración y remodelado celular.

Específicamente, la terapia génica se define como el conjunto de estrategias que modifican la expresión de un gen individual o que corrigen genes defectuosos. Cada estrategia involucra la administración de ADN (o ARN) específico.

En este marco, los grupos de investigación de CIBER-BBN se focalizan en encontrar un uso apropiado de estas novedosas estrategias para ofrecer nuevas y mejores terapias. La transferencia genética viral es relativamente eficiente pero hay cierta preocupación relacionada con el uso de vectores virales en humanos. Al contrario, vectores no virales pueden parecer seguros pero no tan eficientes. Por tanto, el desarrollo de vectores no virales eficientes constituye un objetivo altamente deseable y se ha adoptado como parte del programa de investigación de CIBER-BBN.

Por otro lado, la terapia celular se define como la administración de células vivas completas, o de una población celular en proceso de maduración, en un paciente para el tratamiento de una determinada enfermedad.

Esta línea de investigación involucra (1) tecnologías usadas en terapia celular, como sistemas de inyección directa de células, bioreactores, sistemas de pre-diferenciación in vitro, sistemas combinados célula-fármaco, sistemas de liberación controlada, sistemas de seguimiento no invasivo y de monitorización in vivo, y (2) análisis de propiedades biofísicas de las células (canales celulares, mecanismos de membrana y citoesqueleto, …) y su respuesta a estímulos biofísicos (mecanotransducción celular, adaptación, plasticidad) y (3) modelado del comportamiento de las células individuales y de poblaciones celulares, hasta la organización de tejidos y órganos.

Esta línea de investigación tiene un enorme potencial de desarrollo debido al gran interés actual y futuro de la medicina regenerativa.

Los RETOS CIENTÍFICOS de esta línea son:

  • Identificación de células madre adultas en tejidos
  • Control y regulación de la diferenciación de células madres y estandarización de metodologías para cultivos celulares
  • Migración de células madre e integración funcional
  • Uso de terapias con células madre alogénicas sin rechazo inmunológico
  • Control y regulación ce células madre cancerígenas
  • Mejora en cantidad y calidad de tecnologías de reprogramación celular
  • Establecimiento de métodos de generación de células iPS para aplicaciones clínicas
  • Desarrollo de nuevas terapias génicas con vectores no virales
  • Edición de ténicas de reparación génica por recombinación homóloga

BI 2. Ingeniería de tejidos:

  • Biomateriales para scaffolds
  • Biomoléculas señalizadoras
  • Funcionalización celular y molecular de biomateriales
  • Mecanobiología y microfluídica
  • Descelularización y recelularización de órganos y tejidos
  • Generación de organoides a partir de stem cells: Hacia los órganos artificiales

Está teniendo lugar actualmente un cambio de paradigma en la cirugía ortopédica y cirugía de reconstrucción. Del uso de implantes e injertos de tejidos se está pasando a una aproximación basada en la ingeniería tisular que hace uso de andamios biodegradables combinados con células o moléculas biológicas con el fin de reparar o regenerar tejidos.

CIBER-BBN estudia la ingeniería tisular basada en andamios que incluye, entre otras cosas, el desarrollo de nuevos materiales para estos andamiajes, el diseño y utilización de bioreactores para cultivos celulares, el análisis de los procesos involucrados, el efecto de diferentes estímulos para la regeneración de tejidos (tanto in vitro como in vivo), la funcionalización de la superficie de los andamios, el seguimiento no invasivo y el desarrollo de sistemas de monitorización in vitro e in vivo.

Se añaden dos nuevos conceptos que corresponden a importantes líneas de investigación en este campo: (1) la descelularización y recelularización de tejidos y órganos y (2) la generación de organoides partiendo de células madre.

(1) En los últimos años ha emergido una prometedora aproximación en los campos de la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa para la sustitución de órganos. La descelularización de un órgano procedente de un donante (corazón, hígado, pulmón, por ejemplo) puede proporcionar un andamio soporte tridimensional de origen biológico en el que pueden “sembrarse” poblaciones celulares escogidas. Estudios preliminares en modelos animales han proporcionado resultados muy alentadores en pruebas de concepto. Algunos grupos de investigación de CIBER-BBN están abordando este significante reto.

(2) La generación de órganos transplantables usando células madre es otra interesante aproximación para la sustitución de órganos, y algunos de los grupos básicos y clínicos de CIBER-BBN tienen un gran interés en este campo.

Los RETOS CIENTÍFICOS de esta línea son:

  • Selección del tipo celular, andamiaje y factores de crecimiento más efectivos
  • Avance en el conocimiento del nicho de células madre
  • Obtención de una vascularización adecuada
  • Obtención de una integración continua del huésped
  • Aislamiento celular, sembrado y métodos de cultivo más eficientes
  • Desarrollo de bioreactores eficientes
  • Implementación de métodos eficientes para la descelularización – recelularización de órganos
  • Desarrollo de organoides crecidos en laboratorio

BI 3. Prótesis e implantes:

  • Modelización
  • Sistema de tratamiento y funcionalización superficial
  • Prótesis personalizadas. Impresión 3D

El objetivo global de esta línea es avanzar en una nueva generación de prótesis e implantes específicos para cada paciente, con un mayor control sobre el comportamiento del implante y sobre la evolución del órgano tras la intervención.

Por tanto, esta línea incluye aquellos elementos que contribuyen a una mejora en el diseño del implante y de otros aspectos como: modelado avanzado, teniendo en cuenta la interacción implante-órgano (óseo-integración, adaptación del tejido, influencia de fármacos, etc.), sistemas de apoyo a las decisiones quirúrgicas, mecanización superficial y sistemas de funcionalización, sistemas de liberación de fármacos localizados y controlados con capacidad de operar desde la superficie del implante, biomateriales, prótesis inteligentes (control y monitorización activa), etc.

Los RETOS CIENTÍFICOS de esta línea son:

  • Implementación de herramientas de simulación, tratamiento de imágenes y señales y modelado de sistemas biológicos
  • Desarrollo de implantes personalizados por prototipado rápido
  • Obtención de micro-dispositivos integrados para la monitorización telemática y el control de prótesis implantadas
  • Implementación de herramientas de software para la simulación in silico del comportamiento de implantes 
  • Desarrollo de tecnologías para el tratamiento funcionalización de superficies
  • Obtención de implantes personalizados por impresión 3D de diferentes materiales
  • Investigación del uso de la impresión 3D en aplicaciones de medicina regenerativa

Proyectos del Programa

Gestor del Programa: Aída Castellanos
Correo electrónico: acastellanos@ciber-bbn.es
Teléfono: 93 489 44 62 / 679 60 67 44