Nanomedicinas y nanobiotecnología frente al cáncer | Mark E. Davis | TEDxCaltech

Mark E. Davis es el profesor Warren and Katharine Schlinger de Ingeniería Química en el Instituto Tecnológico de California (Caltech), y miembro del programa de terapia experimental del centro oncológico integral City of Hope. Tiene más de 350 publicaciones científicas, dos libros de texto y más de 50 patentes. Ha recibido numerosos premios y fue el primer ingeniero galardonado con el premio Alan T. Waterman. Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería en 1997, y de la Academia Nacional de Ciencias en 2006. Su labor investigadora se centra en la síntesis de materiales en dos áreas generales: en concreto, los sólidos que pueden utilizarse para el reconocimiento molecular y la catálisis, y los polímeros para la administración de una gran variedad de terapias. Es el fundador de dos empresas de biotecnología. El profesor Davis ha logrado la denominación de "ciudadano extraordinario" por su rendimiento en carreras de atletismo, tanto en las de 400 metros como en las de 200 metros.

Esta charla es de un evento TEDx, organizado de manera independiente a las conferencias TED. Más información en: http://ted.com/tedx

Buenas tardes.

(Aplausos)

Quiero hablarles esta noche
sobre una nueva rama de la nanotecnología:

la nanomedicina.

Se trata de un campo

en el que la nanotecnología posibilita
una nueva y fascinante biotecnología.

En las últimas décadas han disminuido
las muertes por cardiopatías,

como puede apreciarse en esta proyección,

una muy buena noticia.

Pero por desgracia no podemos
decir lo mismo del cáncer.

El cáncer es hoy en día

la principal causa de muerte
en menores de 85 años en este país,

y como cabe esperar, no es solo
un problema en EE. UU.,

sino a nivel mundial,

En estos datos se observa
que la tasa de mortalidad por cáncer

supera a la de la tuberculosis,
la malaria y el VIH combinados,

y lamentablemente, se prevé
que siga aumentando en el futuro.

Como ven, hoy por hoy el cáncer
acarrea un gasto inmenso a la sociedad

por la pérdida de productividad
debida a muertes prematuras,

pero también por el coste
de los tratamientos,

que aumentan de precio
a niveles que son insostenibles

cuando tenemos que tratar
a tanta gente en el mundo.

Posiblemente todos Uds. han sido testigos

de que muchos pacientes
sufren de una mala calidad de vida

cuando están bajo tratamiento,
e incluso después de que este concluye.

Así que existen razones fundadas para
desarrollar nuevas terapias anticáncer

que sean eficaces,
que tengan costes razonables,

y, cómo no, brinden una buena
calidad de vida a los pacientes.

Son cuestiones que nos motivan
cada día de nuestras vidas:

nos levantamos y vamos
al laboratorio y al hospital

para intentar influir de
forma significativa en esos problemas.

Si de verdad queremos tener
un efecto sobre la tasa de mortalidad

debemos tratar la enfermedad metastásica,

donde se producen múltiples tumores
en el cuerpo de forma simultánea,

y eso implica que el tratamiento debe
tratar todo el cuerpo al mismo tiempo,

lo que se llama tratamiento sistémico.

¿Qué son las nanomedicinas?

Son pequeñas partículas terapéuticas

con el potencial para cambiar el modo
en que tratamos a los pacientes de cáncer.

El Instituto Nacional del Cáncer
define estas partículas

como partículas de
entre 1 y 100 nanómetros,

y como compuestos se posicionan
entre los agentes terapéuticos

y otras moléculas portadoras,
como los polímeros.

¿Por qué es importante el tamaño?

Es nanotecnología de verdad.
Esas partículas son diminutas.

Si se transforma una partícula
de 100 nanómetros en un balón,

será el mismo incremento
en tamaño del balón al planeta Tierra.

Son partículas minúsculas que pueden
inyectarse en la sangre de un paciente

y circularán por todo su cuerpo.

Es curioso que se trate de nanotecnología,

pero es realmente enorme en relación
con los fármacos quimioterapéuticos

de menos de un nanómetro.

La analogía es que el fármaco es el balón

y la nanopartícula es más bien
el dirigible de Goodyear,

es un organismo muy grande,

y por eso está restringido
de ciertas áreas del cuerpo.

También puede transportar
una gran cantidad de fármaco.

Piensen en cuántos balones
entrarían en el dirigible de Goodyear

y en cómo esos organismos más grandes
podrían incorporar funciones diversas.

Mi equipo y otros en el mundo,
hemos pasado los últimos diez años

intentando descubrir cómo diseñar
y fabricar esos sistemas multifuncionales

para tratar a pacientes
con tumores sólidos.

El campo en su conjunto converge
en un área de unos 50 nanómetros,

más o menos 20;

e imaginen que 50 nanómetros equivalen
a la mitad del dirigible de Goodyear,

en vez del dirigible entero.

En esta proyección les muestro
dos modelos de esas partículas.

Intentamos diseñar el tamaño,
las propiedades superficiales

y el tipo de funciones
que pueden realizar,

y el motivo es el siguiente:

vaya, no puede verse esa pantalla...

cuando se infunden en un paciente,
pueden circular en el sistema sanguíneo

pero no acceder a ciertas áreas a las que
los fármacos quimioterapéuticos sí llegan,

como el tejido sano.

Esos fármacos pueden
penetrar en la médula ósea,

que produce todas las células
de su sistema inmune, y matarlas,

y en las moléculas del cabello
que hacen que pierda el pelo.

Con una nanopartícula, no pueden hacerlo,

por lo que son terapias mucho más seguras
que los fármacos quimioterapéuticos.

Pero los tumores desarrollan nuevos vasos
que no están completos todavía,

y permitirán que las nanopartículas
tengan acceso a esa zona.

De modo que adornamos
la superficie de esas partículas

con moléculas que les permiten actuar
e interactuar de modo preferente

con las moléculas superficiales
de las células cancerosas

que transportarán esas partículas
al interior de la célula.

Intentamos que las desarrolladas
en el Caltech sean más bien intuitivas;

llevan sensores químicos que dicen:

"Ahora estoy dentro de la célula
y suelto mi carga terapéutica".

Y hacemos que los restos de esa partícula
sean lo bastante pequeños

para que al descomponerse pasen a la orina

y no queden trazas de ellos
tras su administración.

Así pues, las células normales crecen,
se dividen y mueren de forma metódica

por medio de muchos sistemas reguladores

que se activan y desactivan
para controlar ese proceso.

En el cáncer algunos de
esos procesos se modifican,

y lo que puede ocurrir, por ejemplo,

es que las rutas que permiten
que las células crezcan y se dividan

se activen de forma permanente.

Si de verdad queremos lograr

una terapia efectiva con
efectos secundarios mínimos,

habrá que atacar solo
esas posiciones alteradas,

y hay una nueva biotecnología
que puede ayudarnos con esa tarea,

y es la interferencia por ARN,
un método para silenciar los genes

donde el fármaco es una pequeña parte
de lo que se denomina ARN bicatenario-

dos hebras de ARN entrelazadas.

Craig Mello y Andy Fire lograron el Premio
Nobel de Fisiología o Medicina 2006

por descubrir cómo
funciona en los gusanos.

Pero al pronunciar su discurso, Andy dijo:

"¿Qué ocurriría si tuviéramos
un paciente que tiene un tumor

y hubiera un gen que hiciera
que ese tumor crezca?

¿Podríamos, de hecho,
crear uno de esos pequeños ARN,

administrarlo al paciente y detener
el crecimiento del tumor?

Si se pudiera enviar ese ARN al objetivo

lograríamos una terapia
realmente excepcional".

Me gusta como suena,
"terapia excepcional".

El suministro es el mayor reto:

¿Cómo enviarlo al punto correcto
para que cumpla con su cometido?

Entonces, hace un año más o menos,

mis colegas y yo fuimos
pioneros en mostrar

que podía trasladarse
de un gusano a una persona,

y como supondrán, es un gran reajuste,

pero en el último año hemos podido
probar que es viable en pacientes,

e intentaré explicarles
algunas aspectos ahora.

Lo más interesante de esta tecnología

es que, a diferencia de la mayoría de
fármacos, que atacan a nivel proteico -

y las proteínas realizan
numerosas funciones,

por lo que se requieren fármacos
que hagan muchas cosas,

y hay muchas funciones proteicas
que no pueden ser atacadas

llamadas dianas no farmacológicas -

pero la interferencia por ARN ataca
a lo que llamamos el ARN mensajero,

y lo que hacemos es cambiar la secuencia
de las letras que podemos atacar

y eliminar cualquiera
de esos ARN mensajeros,

y ahora, cualquier gen es medicable
mediante esta tecnología,

con solo cambiar las letras
de nuestro ARN bicatenario.

Lo que mis colegas y yo hicimos

fue desarrollar una nanopartícula
que transportara esos pequeños ARN

y los infundimos en pacientes con cáncer

para que esas partículas
circularan por sus cuerpos.

Y, de hecho, pudimos demostrar

que llegaban a los tumores de pacientes
con melanoma metastásico,

y lo hacían en forma dosis-dependiente;

eso implica que cuantas más
nanopartículas se introducían,

más acababan en los tumores.

Podríamos hacerlo con pacientes
que tuvieran una calidad de vida muy alta.

Fuimos capaces de observarlo más de cerca

en los pocos pacientes a los que
pudimos hacer biopsias,

y muestro dos imágenes en esta proyección:

la primera son las zonas claras
en la superficie del tumor,

esas son las nanopartículas.

Pudimos demostrar que llegan
al tumor y a las células tumorales

pero no se posicionan en el tejido
sano alrededor del tumor,

que es lo que pretendíamos.

Fuimos capaces de eliminar
el ARN mensajero individual

y demostrar que era gracias
al mecanismo de interferencia por ARN,

que de ese modo detenía
la producción de una proteína,

como muestro también en esta proyección,

lo que hizo posible eliminar esa proteína

y que los tumores no se
reprodujeran en los pacientes.

Lo que les he mostrado
es al menos un ejemplo

donde la nanopartícula hace posible
que esta nueva biotecnología

intente crear nuevas terapias anticáncer
con las características apropiadas.

Confiamos en las enormes
posibilidades de esta terapia

y, sobre todo, en poder ofrecer
a los pacientes con cáncer

opciones de tratamiento
con una buena calidad de vida.

¿Y qué hay del futuro?

Lo que hemos conseguido hasta ahora,

es poder infundir esas nanopartículas
en pacientes con cáncer

e inhibir un gen individual en sus tumores

a la vez que disfrutan
de una buena calidad de vida.

No hay razón para que no podamos poner
varios tipos de ARN en esas partículas

y así poder atacar varios genes a la vez.

Lo que queremos es empezar
a tratar a los pacientes,

y mediante un pinchazo en el dedo

poder analizar una serie
de biomoléculas en sangre

a través de una variedad de otras
técnicas ya consideradas por otros,

varios grupos, y así sucesivamente.

Con esa información,

es posible que en el futuro
hagamos esto en casa:

la introduciremos en el móvil
y se conectará con su médico,

quien les dirá: "Estos son
los resultados",

y la próxima vez que vayan al consultorio,

les dirán: "Esta es la nueva terapia
con la que vamos a tratarle".

Así que no solo será un cambio
hacia una terapia personalizada,

sino que esperamos que sea un cambio
hacia un enfoque dinámico

con el que una persona concreta
pueda seguir el curso de su enfermedad

y erradicarla de la mejor forma posible.

Esa es la visión con el cáncer
y es posible que ocurra de esa manera,

y esperemos que sea así
con otras enfermedades también.

Gracias.

(Aplausos)