Post on 30-Jul-2015
José Antonio Plaza
Carolina Rivera
Universidad de Chile
Facultad de Odontología
Nanomedicina contra el cáncer
OBJETIVOS GENERALES
*Comprender qué es el cáncer, su incidencia en la sociedad y funcionamiento dentro del cuerpo humano
*Relacionar la medicina sistémica con la nanotecnología
*Comprender el funcionamiento de la nanotecnología como tratamiento para el cáncer
ESPECÍFICOS
*Exponer y analizar el experimento científico de J. Heath, M. Davis y L. Hood con base en la nanotecnología
*Conocer los avances tecnológicos actuales en el tema a exponer
¿Qué es el cáncer?
*Desarrollo descontrolado de células del cuerpo, los cuales forman TUMORES
*Un tumor se vuelve cancerígeno en el momento que las células que lo componen se convierten en células invasoras y destructivas
*Cuando el cáncer se propaga a otros sectores por medio del torrente sanguíneo, se denomina METÁSTASIS
Características de tumores benignos y malignos
Característica Benigno Maligno
Diferenciación
Las células tumorales se asemejan a las células maduras originales
Las células tumorales tal vez no se asemejan a las células maduras originales
Tasa de crecimiento
Lenta; puede interrumpirse o retroceder
Rápida, autónoma; generalmente no interrumpe ni retrocede
Tipo de crecimiento
Se expande y desplaza
Invade, destruye y reemplaza
Metástasis No Sí
Efecto en la salud
Generalmente no ocasiona la muerte
Puede ocasionar la muerte si no se diagnostica y suministra tratamiento
CausasDESCONOCIDAS
Factores de Riesgo *Hereditarias
*Virus (VPH)
*Radiaciones Ionizantes
*Productos químicos
*Alteraciones inmunológicas
*Dieta y sedentarismo
*Consumo de cigarrillo
Incidencia del cáncer
¿Cómo funciona? *Teoría aceptada: teoría monoclonal
*Múltiples mutaciones en el genoma de la célula (gen p53)
*Inactivación de genes que controlan la división celular
*Se pierden mecanismos antitumoralesTransducción de señalesApoptosisReparación del ADN
*Destrucción y reemplazo de tejidos sanos colindantes
*Metástasis
*Integración células cancerígenas en tejidos sanos lejanos
Etapas del cáncer *Clasificación de las etapas según:
Sitio del tumor primario
Tamaño y número de tumores
Compromiso de los ganglios linfáticos
Grado del tumor
Presencia o ausencia de metástasis
• Etapa I, II y III
• Etapa IV
Síntomas y signos
*Primeras fases: casi siempre asintomático. Dependerán del tipo de cáncer
Ej:•Cáncer de Pulmón: tos, ronquera, dolor torácico
•Cáncer de colon: diarrea, estreñimiento, heces con sangre
•Cáncer de piel: lunares nuevos, con forma irregular y tonalidades distintas.
•Como encontrarlos*
Tratamiento
Tratamiento convencional Principales *Cirugía de extirpación
*Radioterapia
*Quimioterapia
Otras *Terapia hormonal
*Terapia biológica
*Especiales dependiendo del cáncer (Ej: trasplante de médula ósea)
Los tratamientos se pueden mezclar entre sí para hacer más efectivo el resultado
Tratamiento a través de la nanotecnología
Sobre los autores *James R. Heath: Director del centro
Nanosystemns de Biología del cáncer, profesor de química en el Instituto de tecnología de California, donde trabaja en materiales nanoestructurados y circuitos nanoelectrónicos
*Mark E. Davis: Profesor de ingeniería química en el mismo centro. Desarrolla materiales para terapias experimentales.
*Leroy Hood: Preside instituto de Biología de Sistemas en Seattle, que fundó tras investigar técnicas de secuenciación de ADN, proteínas y crear muchas empresas de biotecnología.
Medicina Sistémica
Redes moleculares
*Existen cantidades ingentes de información contenida en uno 25.000 genes.
*Genes ARN mensajero Aminoácidos
*Todo se transmite procesa, integra y ejecuta a través de redes de proteínas
*Enfermedades factor que perturba los patrones de información programados en la red.
¡Se necesita generar un
modelo!*Generar un modelo computacional preciso de estas redes moleculares.
*Requiere de millones de mediciones a nivel de ARN mensajeros.
*Sería un modelo exacto en detección y ubicación de enfermedades
*Base para encontrar un tratamiento médico oportuno
Pronósticos dicen que mientras más avanzado el cáncer, más fulminante será.
¡No siempre es cierto!
Mediciones de ARNm y proteínas revelan contradicción en esta postura tradicional
Distintas personas + mismo cáncer + mismo tratamiento ≠ mismo resultado
Esto hace que se generen nuevas sub-clasificaciones de un mismo cáncer
Para confirmar esta hipótesis se toma como ejemplo el cáncer prostático
Se sabe que:
*80% de los tumores prostáticos crecen lentos e imperceptibles
*20% crece rápido, tiene metástasis y es letal
A través de sus redes moleculares se buscan cambios celulares o anomalías en el transcurso de la enfermedad
Resultados*Se detecta exceso de proteínas MAPK8 en la fase inicial del
cáncer
*Se detecta exceso de proteínas SDC1 en las fases avanzadas
Conclusión: Estas proteínas podrían ser indicadoras de la presencia y curso de la enfermedad. Se determinaron diferentes subtipos de cáncer de próstata y se puede determinar que tipo de cáncer prostático será, determinando el tratamiento indicado.
Detección de enfermedades*La sangre es un mirador excelente sobre el
organismo entero (irrigación)
*Cada órgano elabora primariamente 50 tipos de ARN mensajeros que crean proteínas ESPECÍFICAS
*Cuando se desarrolle una patología se alterarán las proteínas codificadas correspondientes .
*Precisan localización y naturaleza de enfermedades, como una huella.
Nueva hipótesis “Si se evaluaran los niveles de 25 proteínas de estas huellas, se detectarían todas las patologías de las redes perturbadas, así se podría clasificar la enfermedad, seguir su progreso y respuesta a la terapia”
Para confirmarla se sigue la evolución de una Encelopatía Espongiforme (de origen priónico) en ratones.
*Se inyectan proteínas con priones infecciosos que generan esta enfermedad en los ratones
*Se mide la cantidad de ARNm en los cerebros infectados y en el control en 10 momentos distintos
Resultados
*Se identificaron 300 ARNm cambiantes que codifican una respuesta a la enfermedad priónica
*200 pertenecían a 4 redes biológicas conocidas
*Las 100 restantes describían unas ignoradas hasta el momento
*Se encontraron 4 proteínas que predecían la enfermedad priónica en etapa asintomática
Conclusión: Representa una ventaja para la medicina preventiva
Nanotecnología
Nanotecnia en medicina
*Se trabaja a una escala nanométrica
*Nanómetro: milmillonésima parte de un metro
*El rango de medida va de 10 nanómetros (tamaño de un anticuerpo) y 100 nanómetros (tamaño de un virus)
Medición molecular
*Ley de Moore: “cada 2 años se duplica el número de transistores en un circuito integrado, incluyendo una reducción de costo”
*Lectura de secuenciación de ADN en aumento rápido
*Medición disminuirá precio 300.000 veces y a solo 1 día en 5 a 10 años más
*Necesidad de reducir los costos de mediciones moleculares
Dianas minúsculas*Diana terapéutica: sustancia localizada en la membrana
celular capaz de reconocer un fármaco y responder a él
*Nanopartículas se forman por agregación de agentes terapéuticos ya existentes:
Carga útil
Materiales sintéticos
Para poder unirse a una diana se le agregan anticuerpos y
otras moléculas
¿Cuál es el principal reto de los
anticancerígenos?Atacar a los tejidos malignos sin afectar a los tejidos sanos
… Algo que se está logrando gracias a la nanotecnología
¿Cómo funcionan dentro del cuerpo?
* Nanopartículas < 100nm se eliminan a través del riñón
*Nanopartículas 10 – 100 nm salen a través de los vasos anómalos
*Nanopartículas > 100 se mueven con dificultad entre los tumores
*Fármacos normales son expulsados por las células
*Nanopartículas entran por endocitosis para proteger su carga útil
*Aunque un fármaco normal tenga una armazón, no siempre en beneficioso
Nanomolécula a prueba: IT-101
IT-101: Polímero + Camptothecin
*Circula por la sangre durante aproximadamente 40 horas
*Finalmente nanopartícula se disgrega y elimina por el riñón
Fase I de prueba: Seguridad *Muestra: pacientes que pasaron por muchas terapias
fallidas
Se pone a prueba buscando los siguientes resultadosBuena calidad de vida del paciente durante el tratamientoEvitar los efectos secundarios de la quimioterapiaEvitar nuevos efectos secundarios
Resultados
*Se logra una calidad de vida sorprendente
*Luego de 6 meses, muchos siguen tomando el fármaco
Fase de prueba II: Eficacia Muestra: mujeres con cáncer de ovario
*No se espera al avance del cáncer y se incluye inmediatamente el IT-101 como terapia
Se buscan los siguientes resultados Notorio freno en el avance de la
enfermedad
Resultados fueron alentadores
Conclusión: IT-101 podría funcionar bien como terapia contra el cáncer
Avances tecnológicos
2008 Calando Pharmaceuticals inventa un sistema de obtención de ARN
Proteínas de superficie de nanomolécula se dirigen a receptores específicos de células cancerosas
Liberan ARNsi
Inhibe proteínas
Se espera crear un sistema basado en la combinación de fármacos independientes unos de otros
Conclusiones
*Análisis de las redes dinámicas alteradas, nos acerca a una medicina más:
*Predictiva
*Preventiva Repercusión social
*Participativa
*Avances necesarios en cuanto al cáncer:1. Generar diagnósticos presintomáticos.
2. Definir las subdivisiones de los tipos de cáncer.
3. Identificación de redes alteradas en pos de la farmacología.
*El los próximos 10 a 20 años la secuencia de genomas nos permitirá predecir la salud de un individuo, gracias al análisis de proteínas
Búsqueda de un tratamiento
1. Efectivo
2. Poco invasivo
3. Económico
*Se espera de aquí a 10 años:El cáncer pueda ser detectado en un 100% incipientemente
Los fármacos ofrezcan índices de curación elevados
Una atención sanitaria para todo el mundo
Bibliografía
*Wikipedia, la enciclopedia libre. Cáncer [En línea]<https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1ncer
*Wikipedia, la enciclopedia libre. Metástasis [En línea] http://es.wikipedia.org/wiki/Met%C3%A1stasis
*Wikipedia, la enciclopedia libre. Tumor [En línea] http://es.wikipedia.org/wiki/Tumor
*National cáncer institute. El cáncer [En línea] http://www.cancer.gov/espanol/recursos/hojas-informativas/tipos/cancer-respuestas
*Zamorano E. Examen genético motiva a Angelina Jolie a realizarse una doble mastectomía preventiva [En línea] http://www.fayerwayer.com/2013/05/examen-genetico-motiva-a-angelina-jolie-a-realizarse-una-doble-mastectomia-preventiva/
*Wikipedia, la enciclopedia libre, P53 [En línea] http://es.wikipedia.org/wiki/P53
*Wikipedia, la enciclopedia libre, Cáncer epidemiológico [En línea] https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1ncer#Epidemiolog.C3.Ada
*Wikipedia, la enciclopedia libre. Transistor [En línea] http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor
* Medline Plus. Cáncer [En línea] http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/001289.htm
*Wikipedia, la enciclopedia libre. Diana terapéutica [En línea] http://es.wikipedia.org/wiki/Diana_terap%C3%A9utica