Una metodología integral para el desarrollo de productos para el cuidado de la piel

Incubada en el Parque Científico de Madrid, innoHealth Group trabaja en desarrollos destinados al cuidado de la piel combinando para ello plataformas in vitro y bioinformáticas.

Una metodología integral para el desarrollo de productos para el cuidado de la piel

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Incubada en el Parque Científico de Madrid, innoHealth Group trabaja en desarrollos destinados al cuidado de la piel combinando para ello plataformas in vitro y bioinformáticas. 

 ¿Es posible crear una herramienta informática capaz de diseñar de forma automática fórmulas para el cuidado de la piel?. ¿Sería esta herramienta realmente eficaz?. Este es el propósito de innoHealth Group, que lleva trabajando en desarrollos destinados al cuidado de la piel y combinando para ello plataformas in vitro y bioinformáticas desde antes de su constitución en 2014.

La empresa surge como consecuencia de la identificación de una necesidad de mercado no cubierta satisfactoriamente. En la actualidad la mayoría de productos en el mercado del cuidado de la piel son poco eficaces y no consiguen cubrir todos los síntomas del trastorno dermatológico para el que se han sido concebidos. Además, el coste económico y temporal de estos desarrollos suele ser alto.

 innoHealth Group es una empresa incubada en el Parque Científico de Madrid, la compañía mantiene relación directa con centros públicos como la Universidad de Córdoba/IMIBIC y el Hospital Gregorio Marañón de Madrid. La empresa nace gracias a la visión de Noel García-Medel, Doctor en Bioquímica y experto en Inteligencia Artificial aplicada a Investigación Biomédica, y de Eduardo Muñoz-Molina, Máster en Dirección de Marketing y Gestión Comercial. Posteriormente se incorporó al equipo la Doctora Mª Ángeles Muñoz, Directora del Grupo de InmunoBiología Clínica del Hospital Gregorio Marañón. innoHealth cuenta además con un Comité Científico Asesor constituido por científicos senior de primer nivel, que forman parte y participan activamente en las decisiones técnicas y estratégicas de la empresa. Todos ellos aunaron sus conocimientos y promovieron este proyecto que intenta dar soluciones a diferentes trastornos de la piel no cubiertos con los tratamientos actuales, sirviéndose de pioneras herramientas bioinformáticas para el diseño racional de productos eficaces, en espacios reducidos de tiempo y al menor coste posible. 

Para ello se ha implementado una plataforma que integra novedosas herramientas bioinformáticas basadas en datos de genómica, proteómica y quinómica y educada con resultados experimentales para el diseño racional de formulaciones con aplicación en dermatología y dermocosmética. Esta plataforma está constituida por tres herramientas: 1. SimDerma, la plataforma experimental para caracterización de la actividad biológica de ingredientes aprobados para uso dermatológico y cosmético; 2. INCOS, que incluye una interfaz para la colección de los resultados experimentales generados en SimDerma y un sistema automatizado para formulación de activos orientados a aplicaciones específicas; 3. SkinSim, un modelo computacional que emula el comportamiento biológico de la epidermis en respuesta a eventos externos y a la aplicación de tratamientos dirigidos al cuidado de la piel, el cual implementa una completa red funcional que incluye, entre otras, las dianas biológicas empleadas en SimDerma.

 

En líneas generales, el funcionamiento de la plataforma constaría de los siguientes pasos:

a) La caracterización de las actividades biológicas de ingredientes aprobados para su uso en dermatología y cosmética. Para ello se ha diseñado un panel de 30 ensayos que incluyen dianas celulares y moleculares que permiten identificar efectos antioxidantes, antiinflamatorios, de proliferación y diferenciación celular, de producción de colágeno, reguladores de la integridad de barrera epidérmica, protección celular frente a hipoxia, actividad tirosinasa y síntesis de melanina, de reparación de ADN, neurosensores, y otros efectos biológicos de interés en dermocosmética. El conjunto de estas 30 dianas constituye la plataforma experimental que se bautizó como SimDerma, la cual está en continúa actualización con la inclusión de nuevas dianas o la actualización de las que están en funcionamiento. El método es aplicable tanto para compuestos puros como para extractos botánicos y otras mezclas complejas, empleándose en la empresa para caracterizar la bioactividad de ingredientes tanto comerciales como en fase de desarrollo o incluso fórmulas combinatoriales que se han diseñado con el resto de herramientas de la plataforma. 

Generalmente, en otras organizaciones, los estudios sobre actividad biológica de sustancias de uso dermatológico o cosmético se dirigen a aquellas actividades de las que existen evidencias previas, restringiendo su aplicabilidad a los usos más tradicionales. En SimDerma, sin embargo, todos los ingredientes analizados se someten al panel completo de ensayos, lo cual determina la posibilidad de identificar nuevas aplicaciones para el sector dermocosmético, así como detectar otros efectos no deseados cuando se combina el ingrediente para generar una fórmula orientada a un uso concreto. 

Actualmente, esta plataforma también se está ofreciendo a otras empresas como servicio, que gracias a su estandarización, precio y tiempo de ejecución está teniendo gran recibimiento entre las empresas del sector a nivel internacional.

b) Toda la información biológica obtenida en SimDerma es almacenada en INCOS, que responde a INgredients COmbinatorial System, consistente en un motor de búsqueda que opera sobre sus bases de datos y que incluye cientos de ingredientes previamente caracterizados en SimDerma, creando una composición optimizada en función de la actividad de los ingredientes disponibles y las condiciones particulares de la aplicación dermatológica deseada. El objetivo consiste en encontrar una combinación de ingredientes que presenten actividad frente a todos los modelos experimentales asociados a la aplicación deseada, priorizando por tanto el uso de sustancias de alta actividad frente a las dianas experimentales asociadas a la aplicación buscada. Las proporciones de los ingredientes se ajustan en base al nivel de actividad de estos frente a los modelos experimentales vinculados a una aplicación concreta, dentro del rango de concentración recomendado por el fabricante.

El sistema incluye unos filtros primarios que permiten restringir el espacio de búsqueda, por ejemplo descartando ingredientes que respondan a determinadas características seleccionadas por el usuario, como aquellos que no hayan sido sometidos a pruebas dermatológicas en personas, los que carezcan de determinadas certificaciones (ECOcert, aptitud para consumo en cultura islámica o judaica, etc.) o los que procedan de un proveedor distinto al seleccionado.

El motor de búsqueda puede emplear, alternativamente, dos algoritmos diferentes, los cuales se adecuan al tamaño del espacio de búsqueda. Si el espacio de búsqueda es una colección de hasta 200-300 ingredientes aproximadamente, se puede emplear un algoritmo de búsqueda ligero basado en métodos de Monte Carlo. Cuando la cantidad de ingredientes disponible es superior, es conveniente emplear un segundo algoritmo basado en programación evolutiva, que requiere mayor rendimiento de la máquina operante pero tiene mayor capacidad de optimización cuando trabaja con grandes conjuntos de datos. 

c) El proceso termina con la validación en SimDerma de la combinación propuesta por el sistema. Si el uso combinado de los ingredientes empleados en la fórmula resulta en una alta actividad frente a las dianas asociadas a la aplicación solicitada, se propondrá la fórmula para su validación en un ensayo clínico.

d) La empresa está, actualmente, desarrollando nuevas dianas para su implementación en la plataforma SimDerma. Para ello, se realiza una caracterización a nivel de quinoma y fosfoproteoma en modelos de piel para un trastorno específico, identificando las rutas de señalización implicadas y las moléculas biológicas con posible valor terapéutico o marcador de la condición, empleándolas para el diseño de nuevos ensayos que se implementarán en la plataforma. La ampliación del panel de experimentos permite una caracterización más precisa de la aplicabilidad de estos ingredientes, tanto de forma individual como en combinación con otros.

e) Todos los datos biológicos obtenidos en los ensayos experimentales y en los estudios de proteómica se emplean para educar la plataforma SkinSim, un simulador de piel  artificial que permite visualizar y predecir el comportamiento del tejido frente a la entrada de dermocosméticos y agresiones externas. 

  

Plataforma SkinSim

SkinSim permitirá el screening masivo de compuestos naturales con potencial uso en productos para el cuidado de la piel antes de pasar a otros ensayos biológicos más costosos. Puesto que la experimentación en animales está estrictamente prohibida en el desarrollo de ingredientes de uso cosmético, esta plataforma aportará una nueva herramienta de alto interés en este sector, incluyendo una etapa de investigación intermedia entre las pruebas de laboratorio y el uso en personas. 

Bajo el nombre de innoHealth Group, se encuentra la división SimCosmetic Biotech donde el grupo centraliza su I+D interna y la prestación de servicios a terceros.