El desarrollo de métodos de evaluación automatizados que sustituyan los experimentos estándar con animales tendría múltiples beneficios para la investigación farmacológica. Y es que el desarrollo de fármacos en la investigación farmacológica -incluida la evaluación de riesgos de las sustancias activas en la fase inicial del desarrollo de medicamentos- sigue dependiendo en gran medida de los experimentos con animales. Además de las cuestiones éticas que conllevan, los estudios con animales son muy caros y requieren mucho tiempo, y suelen requerir la supervisión y evaluación continuas por parte de personal altamente cualificado.
La búsqueda de estos métodos alternativos es el objetivo del proyecto "EmbryoNet-AI", al que el Consejo Europeo de Investigación (CEI) ha concedido una subvención por valor de 150.000 euros. Patrick Müller, responsable del proyecto, es catedrático de Biología del Desarrollo en la Universidad de Constanza y miembro afiliado del Cluster de Excelencia de Constanza "Comportamiento Colectivo".
"Vemos un gran potencial para aplicar el software al desarrollo de fármacos, sobre todo en la fase inicial de identificación de sustancias potencialmente adecuadas”
EmbryoNet-AI se basa en los resultados obtenidos por Müller y su equipo en el proyecto financiado por el ERC "ACE-OF-SPACE" ("Análisis, control e ingeniería de la formación de patrones espaciotemporales"). El objetivo de este proyecto es continuar el desarrollo de software de análisis de imágenes EmbryoNet de su equipo, basado en IA, que detecta automáticamente los defectos que se producen durante el desarrollo de embriones animales.
EmbryoNet proporciona una evaluación rápida, rentable y de alta precisión del efecto de una sustancia en el desarrollo de sistemas biológicos. Los efectos negativos, como los defectos visibles del desarrollo, se detectan automáticamente y se relacionan con la vía de señalización correspondiente. EmbryoNet supera incluso en precisión a los expertos humanos.
"Vemos un gran potencial para aplicar el software al desarrollo de fármacos, sobre todo en la fase inicial de identificación de sustancias potencialmente adecuadas, para realizar evaluaciones de riesgos e investigar los mecanismos de actuación de los fármacos incipientes", afirma Müller.
NO SÓLO PARA EMBRIONES
Patrick Müller y su equipo presentaron EmbryoNet por primera vez en 2023 en un estudio con embriones de pez cebra que se publicó en la revista Nature Methods. Desde entonces, el software se ha ampliado para trabajar con organoides. "Los organoides son tejidos artificiales producidos en un laboratorio a partir de células madre humanas. Sus estructuras se asemejan a pequeños órganos -como el hígado, el riñón o el cerebro- y pueden utilizarse como modelos de estos órganos en la investigación farmacológica", explica Müller.
Como parte de la subvención para la prueba de concepto, Müller y su equipo seguirán mejorando los modelos de IA en los que se basa EmbryoNet para aumentar su precisión y, lo que es más importante, su gama de funciones. Al mismo tiempo, el equipo quiere crear una plataforma en línea para poner EmbryoNet a disposición de usuarios de todo el mundo. Para lograr este objetivo, Müller y su equipo trabajarán junto a otros investigadores, socios industriales y autoridades reguladoras clave para garantizar que la plataforma online se adapte a las necesidades de sus futuros usuarios y cumpla los requisitos normativos. El objetivo global es convertir EmbryoNet en un producto disponible en el mercado.
“EmbryoNet podría sustituir muchos experimentos con animales en la investigación de fármacos y acelerar enormemente los procesos convencionales”
De esta forma, cuando EmbryoNet esté totalmente automatizado, las empresas farmacéuticas podrían integrar plenamente la plataforma en sus procesos de investigación usándolo para analizar simultáneamente cientos de sustancias en un proceso de alto rendimiento para determinar sus efectos o riesgos en órganos o procesos de desarrollo específicos, sin tener que realizar largos estudios con un gran número de animales de experimentación para cada sustancia.
EmbryoNet también proporciona información sobre los mecanismos de acción de posibles nuevos fármacos. "A largo plazo, EmbryoNet podría sustituir a un gran número de experimentos con animales en la investigación de fármacos y, gracias a la automatización, acelerar enormemente los procesos convencionales, reduciendo al mismo tiempo los costes de forma significativa", concluye Patrick Müller.