Descripción del proyecto
Más allá de los ensayos celulares: una herramienta híbrida para el descubrimiento de fármacos
La batería de medicamentos para el tratamiento de las enfermedades neurológicas es bastante limitada, principalmente debido a la falta de modelos de cribado de fármacos que simulen con fidelidad la fisiología del encéfalo. El equipo del proyecto NEUREKA, financiado con fondos europeos, ha desarrollado un sistema revolucionario que combina redes computacionales con neuronas cultivadas para modelar enfermedades encefálicas. Los investigadores utilizan nanoelectrodos para controlar la actividad neuronal y simular disfunciones relacionadas con la patología, tal como se observan, por ejemplo, en la enfermedad de Alzheimer. Cabe destacar que la tecnología proporciona las señales encefálicas nativas que normalmente están ausentes en las neuronas cultivadas, lo que brinda apoyo a los circuitos neuronales «in vitro». NEUREKA ofrece un enfoque único de cribado de fármacos que va más allá del estado de la técnica y se espera que facilite el descubrimiento de nuevos fármacos para tratar enfermedades neurológicas.
Objetivo
NEUREKA will bring a paradigm shift in drug discovery for neurological diseases, a sector that suffers multiple, repeated failures exacerbating the economical and societal burden of these incurable diseases. It will do so by addressing a crucial shortcoming: the lack of in vitro systems faithfully reproducing brain pathology that enable the functional assessment of candidate compounds at multiple levels: from synapses to neuronal circuits. NEUREKA introduces an innovative, hybrid technology, whereby detailed, computational neuronal networks simulate dysfunction and drive cultured neurons to replicate in-brain disease conditions. Nanoelectrodes mediate the transmission between simulated and biological neurons. Akin to real synapses, nanoelectrodes contact cultured neurons at subcellular locations across the dendritic tree, soma and axonal branches, allowing to control and monitor neural activity with unprecedented accuracy. Biological neuronal responses registered by nanoelectrodes are fed back to simulated neurons, closing the loop and enabling control of activity states across the hybrid population. Complementing molecular deficits already present in culture models of a disease, computational models enable replication of both molecular and physiological deficits of neurodegeneration in vitro. Cultured neurons are driven towards pathological excitability states where deficits emerge, so as to optimize quantification of the impact of drugs, going well beyond standard cellular assays. A proof-of-concept will be provided for Alzheimer’s disease, using human induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived neurons exhibiting the pathology. NEUREKA will be used to demonstrate the effect of drug candidates across synaptic, neuronal and network functions.
Ámbito científico
- natural sciencesbiological sciencesneurobiology
- medical and health sciencesbasic medicinepharmacology and pharmacydrug discovery
- medical and health sciencesbasic medicineneurologydementiaalzheimer
- medical and health sciencesmedical biotechnologycells technologiesstem cells
- medical and health sciencesbasic medicinepathology
Palabras clave
Programa(s)
Convocatoria de propuestas
Consulte otros proyectos de esta convocatoriaConvocatoria de subcontratación
H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Régimen de financiación
RIA - Research and Innovation actionCoordinador
70013 Irakleio
Grecia