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Uso de Larvas L2 en investigación - Leslie Vásquez

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Uso de Larvas L2 en investigación - Leslie Vásquez

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El uso de larvas en estadios tempranos, como la etapa L2 (segundo estadio larvario), se ha consolidado como una alternativa ética y científica robusta para reemplazar o reducir el uso de vertebrados (ratones, ratas) y humanos en investigaciones biológicas. se utilizan organismos invertebrados modelo debido a su rápida reproducción, bajo costo y similitudes genéticas con los humanos. Entre los organismos que se usan se encuentran: Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster (Mosca de la fruta), Galleria mellonella (Polilla de la cera).

Aplicaciones:

1. Toxicología y Screening de Fármacos: Las larvas pueden ser inyectadas o alimentadas con compuestos para evaluar toxicidad, reduciendo hasta un 80% el uso de mamíferos en pruebas preliminares.

2. Estudios de Envejecimiento y Desarrollo: Su rápido ciclo permite estudiar los mecanismos moleculares de la muerte celular y el desarrollo neuronal.

3. Investigación de Enfermedades Humanas: Modelan enfermedades como Alzheimer, Parkinson, Huntington y diabetes.

4. Terapia con Larvas (Uso Clínico): Larvas vivas de moscas se usan para el desbridamiento de heridas crónicas, eliminando tejido necrótico

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Reemplazo de sapos descerebrados en la DOCENCIA

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En la enseñanza clásica de fisiología, se utilizaban anfibios (sapos o ranas descerebradas) para estudiar reflejos medulares. Estos modelos permitían observar directamente respuestas como el reflejo de retirada ante estímulos, demostrando la integración del sistema nervioso sin intervención cerebral. Eran útiles porque los músculos y nervios del sapo son fáciles de manipular y mantienen actividad incluso después de la preparación experimental.

En contraste, los laboratorios actuales han sustituido este modelo por electromiografía (EMG) en humanos, una técnica no invasiva que registra la actividad eléctrica muscular mediante electrodos de superficie. Esto permite analizar reflejos, contracción muscular y conducción nerviosa en tiempo real, con datos cuantificables y sin uso de animales.

El cambio representa una evolución importante: se mantiene el aprendizaje de los mismos principios fisiológicos, pero con mayor precisión, seguridad y respeto a los principios de bioética (especialmente reemplazo de modelos animales).

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electromiograma conectado al antebrazo de un hombre 

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Franklin Jeremías Briceño Contreras -Métodos computacionales en toxicología predictiva: aplicación a la reducción de ensayos con animales en el contexto de la legislación comunitaria REACH

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Franklin Jeremías Briceño Contreras -Métodos computacionales en toxicología predictiva: aplicación a la reducción de ensayos con animales en el contexto de la legislación comunitaria REACH

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Los métodos de química informática y modelado molecular han sido utilizados desde hace décadas para la selección y

optimización de nuevos compuestos con propiedades terapéuticas. Su aplicación en toxicología predictiva es más reciente, y dadas las nuevas necesidades regulatorias impuestas por la normativa europea REACH, estas técnicas gozan actualmente de un interés creciente. En efecto, el reglamento REACH supone a priori la necesidad de una cantidad ingente de ensayos con animales para demostrar la seguridad de los nuevos compuestos químicos sometidos a registro,

ensayos que pueden reducirse mediante el uso de métodos alternativos como los estudios in vitro e in silico, siempre que cumplan ciertas condiciones específicas que garanticen su calidad y eficacia predictiva. La toxicología computacional es pues una subdisciplina de la toxicología que tiene como objetivo utilizar las matemáticas, la estadística, el modelado químico y las herramientas informáticas para predecir los efectos tóxicos de las sustancias químicas en la salud humana y/o el medio ambiente, y adicionalmente comprender mejor los mecanismos por los que un producto químico determinado induce daño. En esta revisión resumimos el estado del arte de los diferentes métodos existentes en materia de toxicología computacional, citamos las bases de datos y programas más adecuados para la generación de predicciones robustas y fiables, y se discuten sus limitaciones y el grado de aceptación en el ámbito normativo.

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Buscar en Internet un EJEMPLO ESPECÍFICO de UN método de reemplazo del modelo animal ya sea para la investigación o la docencia 

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Buscar en Internet un EJEMPLO ESPECÍFICO de UN método de reemplazo del modelo animal ya sea para la investigación o la docencia 

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•Colocarlo en el Padlet – pueden hacer adjuntos de enlace, documento o imagen

•No olvidar poner su nombre en el título de la entrada e indicar si son alternativas para docencia / investigación o para ambas.

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Se observa la apariencia de la piel sintética.

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Métodos alternativos, denominados NAMs; herramientas validadas que sustituyen el uso de animales en ensayos toxicológicos, especialmente en el sector cosmético

Tienen una mayor capacidad predictiva sobre la fisiología humana que los modelos animales, reduciendo la tasa de falsos positivos y negativos en pruebas de irritación, corrosión, fototoxicidad o sensibilización cutánea.

El objetivo no es solo evitar la crueldad, sino también mejorar la relevancia científica de los datos obtenidos, además de tener una mayor capacidad predictiva sobre la fisiología humana que los modelos animales, reduciendo la tasa de falsos positivos y negativos en pruebas de irritación, corrosión, fototoxicidad o sensibilización cutánea. Esto debido a que muchas veces la las diferencias respecto a la anatomía, fisiología, biocinética y respuestas farmacológicas y toxicológicas de los animales modelo, frente a los humanos a los que va dirigido el cosmético.  Cuando se extrapola información de animales de laboratorio a humanos, se deben tener en cuenta las diferencias específicas de especie.

El laboratorio de Loreal una reconocida marca cosmética, denominado Episkin se ha destacado por crear modelos de piel humana humana reconstruida, lo que ha permitido la sustitución de animales en pruebas de irritación dérmica y ocular.

SkinEthic™ RHE es una epidermis humana reconstruida in vitro a partir de queratinocitos humanos normales cultivados en un filtro de policarbonato inerte en la interfase aire-líquido. Histológicamente, es similar a la epidermis humana in vivo.

Esta metodología está basada en un sistema de gestión ISO 9001, además de que por ser validada le aporta robustez y reproducibilidad a los resultados.

Poseen diferentes marcadores de grados de madurez y superficies.

Ejemplo de marcadores específicos y marcadores de diferenciación:

El Filagrin y el Involucrin son marcadores imitación piel que simulan los resultados en piel real. (Se observan los tejidos al microscópio)

Uno de los avances más importantes en  el uso de piel humana reconstruida, son los modelos SkinEthic™ y EpiDerm™, capaces de imitar con gran fidelidad las capas de la epidermis, y que han sido aprobados por organismos regulatorios como la OECD, para testear cosméticos y sustancias químicas con alto grado de precisión, replicando la respuesta humana sin dañar a ningún animal. Los modelos de irritación ocular también han ganado un espacio importante en el desarrollo de NAMs, como SkinEthic™ HCE o EpiOcular™ que han reemplazado con éxito el test de Draize, obteniendo resultados más fiables sin utilizar conejos u otros animales.

https://www.episkin.com/

https://www.episkin.com/SkinEthic-RHE

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Ha surgido una nueva frontera en la ciencia biomédica: los organoides. Los organoides son versiones miniaturizadas y simplificadas de órganos humanos que se cultivan in vitro a partir de células madre. Estas estructuras celulares tridimensionales se autoorganizan para imitar la arquitectura y la función de su tejido de origen, lo que ofrece una nueva y prometedora vía para el estudio del desarrollo humano, las enfermedades y las respuestas a los fármacos.

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Could Organoids Make Animal Models Obsolete in Research?

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Organoids, miniaturized, stem cell-derived versions of human organs, are revolutionizing biomedical research by offering human-specific models for disease study and drug testing. While they have limitations, organoids increasingly challenge the dominance of animal models in preclinical science.

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Organ on a chip: método alternativo para la investigación.  Estefanía González 

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Organ on a chip: método alternativo para la investigación.  Estefanía González 

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Debido a la complejidad de funcionamiento de algunos órganos, trabajar con cultivos celulares no basta para simular los procesos fisiológicos o patológicos. Por lo que se han creado nuevas técnicas, como lo es el Organ-on-a-chip (OOAC), que combina biología celular, ingeniería y tecnología biomaterial a microescala, y ayudan a simular el ambiente fisiológico en órganos humanos. Además de utilizar únicamente un órgano, se están desarrollando nuevos modelos que integren múltiples órganos, con el objetivo de simular mejor el funcionamiento del cuerpo humano. Sin embargo, esta tecnología todavía está en etapas de desarrollo y presenta algunas limitaciones, como la baja combinación de los diferentes fluidos u hormonas necesarios para el buen funcionamiento. Ya existen diferentes OOAC para órganos incluyendo, pulmón, cerebro, corazón, hígado, per hay otros que todavía están en etapas más tempranas en el desarrollo debido a la complejidad como en el caso del aparato reproductor femenino. En Estados Unidos, diferentes agencias reguladoras están apooyando el desarrllo de OOAC para sustituir las pruebas con animales, sin embargo, todavía se necesitan regulaciones y guías para estandarizar el uso de estos modelos.

Enlace a video: https://vimeo.com/116674365?fl=pl&fe=sh

This short video explains how the design of the chips allows them to emulate organ–level functions. Credit: Wyss Institute at Harvard University. https://wyss.harvard.edu/technology/human-organs-on-chips/

Referencias:

- Singh D, Mathur A, Arora S, Roy S, Mahindroo N. Journey of organ on a chip technology and its role in future healthcare scenario. Applied Surface Science Advances. 2022 Jun;9:100246. doi: 10.1016/j.apsadv.2022.100246. Epub 2022 Apr 11. PMCID: PMC9000345.

- Pan M, Chen H, Deng K, Xiao K. Organ-on-a-Chip Models of the Female Reproductive System: Current Progress and Future Perspectives. Micromachines (Basel). 2025 Sep 30;16(10):1125. doi: 10.3390/mi16101125. PMID: 41156372; PMCID: PMC12566376.

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Clinical studies take years to complete and testing a single compound can cost more than $2 billion. Meanwhile, innumerable animal lives are lost, and the process often fails to predict human responses because traditional animal models often do not accurately mimic human pathophysiology. For these reasons, there is a broad need for alternative ways to model human diseases in vitro in order to accelerate the development of new drugs and advance personalized medicine.

Wyss Institute researchers and a multidisciplinary team of collaborators have adapted computer microchip manufacturing methods to engineer microfluidic culture devices that recapitulate the microarchitecture and functions of living human organs, including the lung, intestine, kidney, skin, bone marrow and blood-brain barrier, among others. These microdevices, called 'Organs-on-Chips' (Organ Chips), offer a potential alternative to traditional animal testing. Each Organ Chip is composed of a clear flexible polymer about the size of a computer memory stick that contains hollow microfluidic channels lined by living human organ-specific cells interfaced with a human endothelial cell-lined artificial vasculature, and mechanical forces can be applied to mimic the physical microenvironment of living organs, including breathing motions in lung and peristalsis-like deformations in the intestine. They are essentially living, three-dimensional cross-sections of major functional units of whole living organs. Because they are translucent, they provide a window into the inner workings of human cells in living tissues within an organ-relevant context.

We took a game-changing advance in microengineering made in our academic lab, and in just a handful of years, turned it into a technology that is now poised to have a major impact on society.

Donald Ingber

With their ability to host and combine the different cell and tissue types making up human organs, Organ Chips present an ideal microenvironment to study molecular- and cellular-scale activities that underlie human organ function and mimic human-specific disease states, as well as identify new therapeutic targets in vitro. They recreate therapeutically relevant interfaces, like the alveolar-capillary interface and blood-brain-barrier, to investigate drug delivery as well as discover new therapeutics. Organ Chips also can be used to culture a living microbiome for extended times in direct contact with living human intestinal cells to enable insights into how these microbes influence health and disease, or to model lung infections with influenza virus to identify its vulnerabilities. They also open up new possibilities to investigate how environmental factors like cigarette smoke affect tissue health and physiology in individual patients, as shown with a smoking machine that precisely mimics human smoking behavior and its impact on human lung airway functions by breathing cigarette smoke directly into the airspace of a human Lung Airway Chip.

This short video explains how the design of the chips allows them to emulate organ-level functions. Credit: Wyss Institute at Harvard University

To mimic the interconnectedness of organs within the human body, Wyss researchers also have developed an automated instrument to link multiple Organ Chips together by transferring fluid between their common vascular channels. This instrument, designed to mimic whole-body physiology, controls fluid flow and cell viability while permitting real-time observation of the cultured tissues and the ability to analyze complex interconnected biochemical and physiological responses across ten different organs. This holistic "human Body-on-Chips" approach is being used to predict human pharmacokinetic and pharmacodynamics (PK/PD) responses of drugs in vitro.

A Wyss Institute-launched startup company, Emulate, Inc. has licensed the technology and is now further developing and commercializing the Institute's Organ Chip technology and automated instruments to bring these important research tools to biotechnology, pharmaceutical, cosmetics and chemical companies as well as academic institutions and hospitals for personalized medicine. Organ Chips are now being explored worldwide as tools for accurately predicting drug efficacies and toxicities, with the goal of dramatically improving the accuracy and efficiency of preclinical drug testing.

Current work at the Wyss Institute is now focused on developing specific human disease models and leveraging the Organ Chip platform with a novel computational discovery platform to identify new therapeutics and clinical biomarkers, facilitate vaccine development, and develop novel organ-specific drug delivery systems. In addition, Wyss researchers are exploring the potential of the technology for personalized medicine by engineering human stem cells that differentiate into highly functional specialized cell types on chips. They are also investigating the use of digital manufacturing to automate the fabrication of Organ Chips and increase the complexity of the devices, as demonstrated by the development of the first entirely 3D-printed organ-on-chip - a Heart Chip - with integrated soft strain sensors.

The Wyss Institute is currently seeking partners in their ongoing research and development efforts towards the creation of novel technologies for therapeutics discovery, organ-specific targeting, drug delivery, and clinical biomarkers.

See in this video how the human small airway-on-a-chip has been created, how it functions and can be used for drug and biomarker discovery. Credit: Wyss Institute at Harvard University

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Clinical studies take years to complete and testing a single compound can cost more than $2 billion. Meanwhile, innumerable animal lives are lost, and the process often fails to predict human responses because traditional animal models often do not accurately mimic human pathophysiology.

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Vanessa Granados - Uso de maniquís o dummys para docencia y entrenamiento técnico 

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Vanessa Granados - Uso de maniquís o dummys para docencia y entrenamiento técnico 

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Los maniquíes animales se utilizan para que, antes de trabajar con animales vivos, los estudiantes adquieran algunas de las competencias básicas, como el muestreo de sangre en perros. De esta manera podrán aprender a: colocar las manos en el animal, coger y manejar la jeringa con la aguja, o palpar la vena, entre otros. “Con esto, lo que se pretende conseguir es que cuando un alumno vaya a sacar sangre de un animal vivo, ya sepa lo que tiene que hacer en cada momento”, explica Asta, “así, el animal sufrirá menos estrés y daño”.

Otra de las ventajas que ofrece la utilización de simuladores es que los estudiantes pueden practicar las veces que lo necesiten, un hecho que sería imposible con un animal vivo. Por lo tanto, este estudio piloto ha concluido que los materiales contribuyen, no solo al bienestar de los animales, sino también al de los estudiantes ya que al poder practicar antes los alumnos se sienten más seguros y con más confianza cuando tienen que hacerlo con el animal vivo.

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Vanessa Granados - embrión de pollo como reemplazo

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Vanessa Granados - embrión de pollo como reemplazo

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El embrión de pollo se ha consolidado como un valioso modelo para estudios preclínicos gracias a su singular combinación de accesibilidad, asequibilidad y relevancia para la biología humana. Su rápido desarrollo, su entorno de crecimiento externo y su clara visibilidad estructural ofrecen ventajas significativas sobre los modelos mamíferos tradicionales. Estas características facilitan el estudio de procesos biológicos en tiempo real, como el desarrollo tisular, el crecimiento tumoral, la angiogénesis y la administración de fármacos, mediante diversas técnicas de imagen, como la imagen óptica, la resonancia magnética, la tomografía por emisión de positrones, la tomografía computarizada y la ecografía. El modelo de embrión de pollo también minimiza las preocupaciones éticas en comparación con los modelos mamíferos, ya que permite realizar investigaciones en etapas tempranas sin la complejidad de un animal completamente desarrollado. Además, su capacidad para integrar células tumorales humanas en modelos de xenoinjerto proporciona una plataforma fiable para la investigación del cáncer

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The Chicken Embryo: An Old but Promising Model for In Vivo Preclinical Research

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The chicken embryo has emerged as a valuable model for preclinical studies due to its unique combination of accessibility, affordability, and relevance to human biology. Its rapid development, external growth environment, and clear structural…

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Modelo in vitro de la barrera hematoencefálica humana

Útil en: investigación

En lugar de usar ratones para investigar cómo el parásito Trypanosoma brucei logra cruzar la barrera hematoencefálica, ahora se pueden usar modelos creados en laboratorio con células humanas que imitan esta barrera. Así los científicos pueden ver cómo el parásito pasa al cerebro sin necesidad de experimentar con animales. Este método no solo evita el uso de ratones, sino que también da resultados más útiles porque se basa en células humanas.

En la página http://www.buscaalternativas.com/ como ejercicio práctico sugerían “Busca alguna alternativa al empleo de la rata para investigar la capacidad del tripanosoma de cruzar la barrera hematoencefálica (trypanosome blood-brain barrier)”. y el artículo fuente es:

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21737496/

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Vanessa Granados - Aplicaciones de disección y anatomía en celular o tablet 

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Vanessa Granados - Aplicaciones de disección y anatomía en celular o tablet 

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La aplicación 3D Rat Anatomy es un modelo interactivo diseñado para estudiantes, profesores e investigadores para visualizar la anatomía básica de una rata de laboratorio.

Esta aplicación le permite explorar la anatomía de un roedor que se usa ampliamente en la investigación científica, el Rattus norvegicus. El modelo tridimensional interactivo permite visualizar las estructuras internas de la rata, como los huesos, los músculos, los sistemas respiratorio, digestivo y urogenital, así como los principales vasos y nervios.

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Un modelo interactivo rata de laboratorio tridimensional

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María del Socorro Quezada Fernández - Una alternativa para la investigación

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María del Socorro Quezada Fernández - Una alternativa para la investigación

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El proyecto HEMIBIO ha desarrollado un biorreactor microfluídico hepático que imita la estructura del hígado humano. Algunos avances: (1) han desarrollado un dispositivo electrónico de simulación del hígado que es capaz de mantener la actividad metabólica de los orgánulos hepáticos durante más de un mes in vitro en gradientes de oxígeno que imitan los del microentorno nativo. (2) la generación de una biblioteca diversa de cultivos polarizados proliferantes y metabólicamente funcionales de hepatocitos humanos primarios; generaron cinco genotipos diferentes a partir de pacientes de orígenes étnicos muy diversos. (3) la creación de un exclusivo modelo in vitro para estudiar la toxicidad de las dosis repetidas que, en última instancia, es la causante de la aparición de la fibrosis hepática. (4) la creación de células madre pluripotentes desarrolladas a partir del genoma que permiten la generación de líneas transgénicas en un plazo de tres a cuatro semanas con una eficiencia del 100 % y sin integraciones aleatorias.

Están convencidos de que los avances realizados en el marco del proyecto HEMIBIO contribuirán a la posibilidad de sustituir las pruebas con animales por pruebas in vitro, aun cuando sigan haciendo falta muchos estudios que aborden la correlación in vitro-in vivo para sustituir por completo los estudios con animales por biorreactores cargadas con células humanas in vitro.

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La ciencia lleva años intentando averiguar el efecto real de los productos químicos en el hígado de los seres humanos, y para ello recurre con frecuencia a compararlo con las consecuencias en este mismo órgano en distintos animales, una práctica que no ofrece una fiabilidad total.

Ahora, un consorcio financiado por la Unión Europea, bautizado como HEMIBIO, se ha propuesto crear un dispositivo capaz de simular la compleja estructura del hígado humano y ponerlo a disposición de las pruebas de toxicidad preclínicas.

Por el momento, y a falta de unos meses para que finalice el proyecto, el equipo ha logrado desarrollar un dispositivo electrónico que simula un hígado y que es capaz de mantener los orgánulos hepáticos metabólicamente activos durante más de un mes in vitro, con una precisión del 99 % en las mediciones de concentraciones tóxicas.

La profesora Catherine Verfaillie, coordinadora del proyecto y directora del Instituto de células madre de la Universidad Católica de Lovaina, destaca que "con HEMIBIO se han conseguido grandes avances".

"Estamos convencidos de que los avances realizados en el marco del proyecto HEMIBIO contribuirán a la posibilidad de sustituir las pruebas con animales por pruebas in vitro, aun cuando sigan haciendo falta muchos estudios que aborden la correlación in vitro-in vivo para sustituir por completo los estudios con animales por biorreactores cargadas con células humanas in vitro", añadió en una entrevista concedida a la agencia de la UE Cordis.

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Un simulador del hígado abre nuevas esperanzas

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Un simulador del hígado abre nuevas esperanzas

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Organoides, una alternativa de reemplazo en investigación.  Karla Lange

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Organoides, una alternativa de reemplazo en investigación.  Karla Lange

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Organoide cerebral

Se obtiene a partir de células madre pluripotentes humanas (como las iPS).

El cultivo permite su autoorganización en estructuras tridimensionales similares al cerebro en desarrollo.

Puede reproducir características de regiones cerebrales (corteza, ventrículos, etc.).

¿Para qué se utiliza?

Estudio de enfermedades neurológicas (por ejemplo, microcefalia o autismo).

Evaluación de toxicidad de fármacos.

Investigación del desarrollo embrionario del sistema nervioso.

Modelos de infección (como estudios con virus que afectan el cerebro).

Limitaciones

No reproduce completamente la complejidad del cerebro humano.

Carece de vascularización y conexiones sistémicas completas.

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Nery Galdámez Cabrera.  Métodos de reemplazo del modelo animal en investigación y docencia. 

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Nery Galdámez Cabrera.  Métodos de reemplazo del modelo animal en investigación y docencia. 

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DOCENCIA: En mi curso de Nutrición de monogástricos utilizo recursos como videos de YouTube para la enseñanza de temas, como en este caso ejemplifico, "el sistema digestivo de aves", con el fin de no utilizar animales vivos que deba sacrificar únicamente con el fin de enseñar la anatomía y fisiología digestiva del ave. Solo en casos cuando hay necesidad de hacer alguna necropsia, entonces aprovechamos el animal para estos fines.

INVESTIGACIÓN: Uso de laboratorio para pruebas de digestibilidad in vitro, con el objeto de reducir cuanto se pueda el uso de animales (que si son necesarios para las pruebas in vivo), pero después de ya tener algunos hallazgos previos, a nivel de laboratorio.

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SISTEMA DIGESTIVO DE LA GALLINA animación video educativo 🐓🐔🐓

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Alternativa para Investigación - Jerry González 

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Alternativa para Investigación - Jerry González 

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CombiDART es un método de bajo costo que utiliza dos modelos no vertebrados (el nemátodo Caenorhabditis elegans y la ameba Dictyostelium discoideum) para evaluar la toxicidad reproductiva y de desarrollo de compuestos que se aplicarán a la industria agrícola. La evaluación ocurre al demostrar la activación de vías metabólicas de efectos adversos por biomarcadores fluorescentes. Este método reduce la necesidad de uso de ratas o conejos en este tipo de pruebas y reduce la posibilidad de falsos positivos o falsos negativos.

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Validating CombiDART in the agrochemical sector

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Regulations require that compounds released into the environment must first be tested for developmental and reproductive toxicity (DART) using OECD414 and 416 tests (assessing prenatal development toxicity and two generation reproductive toxicity respectively). Establishing the DART effects of new compounds in mammals is currently achieved by one or two generational tests in rats and/or rabbits and these tests use many thousands of animals per year. Use of single model organisms for identifying abnormalities caused by compounds is well established, however, these models can lead to false negative/ positive results or organism-specific effects.