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