Nanomedicina: Cáncer

Cáncer

El cáncer es una de las enfermedades que más causan la muerte en el mundo, solo en 2012 murieron 8,2 millones de personas en el mundo y 12 millones fueron diagnosticadas, los cánceres más frecuentes en los hombres son los de próstata, seguidos del colon rectal y de los pulmones y los de las mujeres son de mama, colon rectal y útero. Las principales causas por las que se forman son el consumo de tabaco y alcohol, indice de masa corporal elevado, falta de actividad física y poco consumo de fruta y verduras. El cáncer es una alteración genética, se prevé que uno de cada dos hombres y una de cada tres mujeres sufrirá un cáncer a lo largo de su vida. Hoy en día hay muchos casos en los que se detecta el cáncer demasiado tarde, en las fases 3 y 4, cuando el cáncer está muy avanzado, ¿sería posible detectar un cáncer antes de que se forme el tumor?¿Y desde la primera célula cancerígena?

Cáncer de pulmón

Cáncer de útero

Cáncer de próstata

Nanodiagnóstico

El nanodiagnóstico es un método el cual consiste en diagnosticar enfermedades a través de nanopartículas, en esta fase de la nanomedicina se diferencian dos tipos:

-In vitro: Es un método que se utiliza para zonas específicas del cuerpo.

-In vivo: Es un método que utilizan dispositivos que penetran en el cuerpo para identificar las células dañadas.

Pues bien, hay ciertos estudios que están investigando sobre esto, pero es difícil encontrar un método fácil, rápido, sencillo y poco costoso, accesible al público. Uno de estos estudios se basa en diagnosticar el cáncer en las primeras etapas a través un análisis de sangre. Primero se detectarían moléculas muy pequeñas que se encuentran en nuestra sangre, microARN. El cáncer es detectado por una modificación de proteínas, las proteínas son grandes moléculas biológicas que realizan distintas funciones en nuestro cuerpo, como por ejemplo hacer réplicas de ADN o responder a estímulos, para que una proteína sea fabricada, interviene el ARN que copia el ADN , el ARN fabrica la proteína que se necesita, es decir, el ARN frabrica la proteína o proteínas necesarias, pero los microARN son los encargados de fabricar el número de proteínas y además el momento adecuado. Los microARN son moléculas que regulan la expresión de genes, estas pueden variar dependiendo de las condiciones ambientales e internas, mostrando que genes se están expresando. En cada cáncer hay distintos patrones, en los cuales los microARN están dispuestos de una manera distinta a otro cáncer.

Primero se realizaría una muestra de sangre al paciente, un médico especializado sacaría el ARN total y lo pondría en una placa estándar de 96 pocillos, cada pocillo tiene una bioquímica específica asignada por nosotros, que está buscando un microARN específico, actuando como una trampa cuando el microARN esta presente en la muestra, la trampa se cierra y en la placa aparecerán puntos de color verde, detectando el cáncer, para ello esta placa debe estar colocada en un aparato en el cual la muestra quedaría dentro bien cerrada y con una simple cámara del móvil y con una aplicación llamada microculus, en 60 minutos se sabría si el paciente tendría cáncer o no.

También existes los nanosistemas de imagen que consisten en utilizar nanopartículas de tres tipos diferentes, semiconductoras, metálicas y magnéticas para aumentar la sensibilidad y contrastar las técnicas de imagen. Cuándo las nanopartículas semiconductoras llamadas también puntos cuánticos se reducen a la escala nanométrica se produce una modificación de su estructura, por tanto deja de formar bandas y niveles electrónico y estas empiezan a emitir luz.Este método solo sirve para pequeños tumores que inmediatamente serían extirpados, sin embargo aún uno de los principales problemas es la captación de naopartículas por los macrófagos antes de llegar a la zona dañada, según se ha estudiado este problema podría resolverse con la utilización de nanopartículas con materiales que actuasen como una capa invisible. Para localizar el tumor se necesitaría recubrir la superficie con biomoléculas.

Otras son las nanopartículas magnéticas que aumentarían el contraste en las resonancias magnéticas, las nanopartículas sustituirían a los metales pesados, reduciendo así su toxicidad. Además en las nanopartículas metálicas se está comprobando el uso de partículas de oro que absorberían o reflejarían la luz, este sería un buen método para diagnosticar enfermedades, pues sería barato y eficiente.

Nanoterapia

La nanoterapia consiste en el tratamiento de enfermedades a través de nanopartículas y biomateriales. Este método tiene mucha relación con los nanodiagnósticos, pues hay varios métodos en los cuales serían eficaces ambos para diagnosticar como para la terapia. El fin de la nanoterapia es reducir al máximo los efectos de la radioterapia y la quimioterapia porque ambos no solo destruyen las células malignas sino demás las células sanas y evitaría el malestar en el paciente. Uno de estos métodos consiste en poner una inyección al paciente, las nanopartículas inyectadas envolverían a las células cancerígenas, estas serían calentadas desde el exterior por un campo magnético y destruían el tumor. Finalmente las partículas serían expulsadas al exterior de forma natural. Este método ha sido probado en cánceres epiteliales, como cánceres de pulmón o de mama.
Otro método que actualmente se está analizando en el laboratorio es las nanopartículas obtenidas por química sostenible, que han sido probadas con eficacia en la diabetes de tipo 2. Las nanopartículas interaccionarían con las moléculas a nivel ultraestructural e intracelular, además se obtendrían nanoestructuras en las cuales podríamos regular el tamaño.
El instituto de Massachusetts y la Universidad de Harvard, han diseñado una estructura llamada "taxis" la cual serviría para llevar hasta las células malignas de tumores de próstata probados en ratones un fármaco llamado docetaxe. Las nanopartículas se adhieren a las células malignas a través de los antígenos que son fragmentos de ADN cuya función es reconocer células específicas que se encuentran en los tumores. Las nanopartículas serían interiorizadas por las células dañadas que liberarían su carga terapéutica en el interior, prolongando su acción en el tiempo (durante años o meses). Este método ha sido probado en animales, solo en ratones.

Medicina regenerativa

Gracias al desarrollo de la Medicina, hoy en día vivimos más, pero en cuanto nuestro cuerpo va envejeciendo nuestros órganos empiezan a fallar. En 2015 España se donaron 4.769 órganos de 1.851 donantes y alrededor del mundo 119.873 órganos , pero aún así no son suficientes, un 13% de la población tiene más de 60 años, por eso se están investigando nuevas formas de crear órganos, a través de la medicina regenerativa, con biomateriales, con células madre o combinando ambas. Se han creado biomateriales capaces de regenerar células muertas, por ejemplo se construyó un tubo biomaterial que se uso como puente para que las células vivas pasaran a través de él y poder rellenar el hueco a través de células vivas.

También se puede regenerar a través de una sola célula madre e ir construyendo más para que poder utilizarlas en los órganos, por ejemplo hay células que se construyeron para el corazón y estas están capacitadas para latir al unísono con las células que no están dañadas.

Y por último para esta nueva medicina se pueden combinar ambas opciones para construir un tejido, primero se extraen células del tejido dañado. Las células se cultivan fuera del paciente, después se coge una malla o un biomaterial, luego se modela ese material y se usan las células para codificar ese material de una capa a la vez, esto se pone en una especie de horno que junta todo y finalmente se crea esta estructura. Ejemplo: Válvula regenerada.

Medicina regenerativa (continuidad)

Otra tecnología que han diseñado tiene que ver con la vejiga, en la que se coge un pequeño pedazo del paciente, después se cultivan las células fuera del paciente, se coge una matriz y se cubre con una malla con células, las propias células del paciente, dos tipos de diferentes células. Luego se colocan en una especie de horno, con las mismas condiciones que las de un ser humano con 35ºC y 95% de oxígeno, finalmente en una semana el órgano está construido, listo para implantar en el paciente.

En este tipo de tecnología se utiliza la imagenología tridimensional.

Pero hoy en día hay una manera nueva para crear órganos sólidos, como un hígado, para ellos se utilizan hígados que no sirven, entonces estos hígados que no se usan se colocan en una lavadora, para poder lavar las células. Después de dos semanas se empieza a parecer a un hígado, aunque no tiene células vivas, es solo el esqueleto de un hígado, luego se inunda el esqueleto del hígado con células vivas, preservando los vasos sanguíneos, así que primero se inundan los vasos sanguíneos con las propias células del vaso sanguíneo del paciente y se infiltran la parénquima con las células del hígado.

Tras la creación de las impresoras 3D, se han aplicado a la medicina y por tanto, hoy en día hay impresoras, que en vez de usar tinta, utilizan células. Por ejemplo con la impresión de este órgano.

Pero hoy en día se está trabajando en construir nuevas impresoras 3D que impriman directamente en el paciente.

El 90% de los pacientes que necesitan un transplante son de riñón, por ello, se está trabajando en desarrollar riñones sólidos, en diseñar riñones, este proceso consistiría primero en realizar una tomografía, una radiografía, ir capa por capa y reconstruir el órgano en 3D, para obtener exactamente la medida de los riñones, después se analizarían las imágenes, se rotarían 360º y se volverían a analizar los riñones, luego se cogería toda la información y se exploraría en forma de impresión computarizada, se iría capa por capa a medida que se recorre el riñón y finalmente esa información se enviaría al ordenador y diseñar el órgano.