INNOVACIÓN

Innovación: ingeniería biomédica contra el cáncer

Autores: CEEIBIS (Consejo Estatal de Estudiantes de Ingeniería Biomédica e Ingeniería de la Salud)

El término ingeniería no le resulta desconocido a nadie. La mayoría de la gente sabe que el objeto de una ingeniería es aplicar los conocimientos científicos a la invención, diseño y desarrollo de nuevas tecnologías. En el caso de la ingeniería biomédica, esas nuevas tecnologías están estrictamente enfocadas al campo sanitario. Los profesionales de este campo trabajan a diario para desarrollar métodos de detección y tratamiento para numerosas enfermedades y patologías.

Tampoco el término cáncer resulta indiferente. Las estadísticas dicen que una de cada tres personas sufrirá cáncer a lo largo de su vida. Además, debido al aumento en la esperanza de vida, el número de casos va a seguir aumentando a lo largo de los años (en un 70% en los próximos 20 años, según datos de la organización mundial de la salud). Por lo que hallar un método para erradicar esta enfermedad o, al menos, hacer los tratamientos más efectivos se ha convertido en una de las principales necesidades en la actualidad.

Así pues, ¿qué puede aportar un campo de reciente creación, como es la ingeniería biomédica, a la lucha contra el cáncer?. Pues bien, esta innovadora disciplina está haciendo uso de las tecnologías existentes y creando otras nuevas para lograr detectar diversos tipos de cáncer o eliminarlos con bastante éxito.

La detección temprana del cáncer influye notablemente en la esperanza de vida de los pacientes tras el tratamiento (según datos de la OMS), haciendo crucial la existencia de métodos fiables y precisos, necesidad que desde la ingeniería biomédica se está trabajando para suplir.

Investigadores de la Universidad de Nagoya (Japón) han desarrollado un método no invasivo que permite la detección de diferentes tipos de cáncer con una simple prueba de orina. El dispositivo en cuestión consiste en un sistema de nanocables altamente eficientes que capturan vesículas extracelulares para comparar los niveles de microRNAs con los de una célula sana.

Pero no hay que irse tan lejos para ver lo que la ingeniería biomédica es capaz de hacer: la imágen médica es una herramienta utilizada en todos los hospitales que aporta gran cantidad de información a la hora de realizar un diagnóstico. Hasta ahora, esas imágenes eran analizadas y tratadas por médicos.

Sin embargo, ahora tenemos un nuevo aliado al que le encanta el tratamiento de imágenes y el procesamiento de datos: la inteligencia artificial. Por poner un ejemplo, PRIMAGE, es un proyecto europeo basado en la inteligencia artificial, está creando un sistema de análisis de datos de imágenes para la detección del cáncer. Concretamente, el cáncer infantil.

Un tipo de cáncer en el que la imágen médica tiene un gran peso a la hora de hacer un diagnóstico es el cáncer de mama: bastaría con entrenar a una IA con una amplia base de datos (en este caso de mamografías), enseñándole a diferenciar el cáncer de mama de una mamografía sana, para que pudiera facilitar enormemente la labor de un médico. De hecho, científicos pertenecientes a GOOGLE, ya han desarrollado una IA (todavía en fase de pruebas), que ha reducido un 3.5% el ratio de falsos positivos y un 8.1% los falsos negativos en la detección del cáncer de mama tras ser entrenada con mamografías interpretadas por radiólogos expertos.

Además del análisis de imagen se están mejorando y creando otros métodos para la detección del cáncer. En España, científicos pertenecientes al CSIC (Centro Superior de investigaciones Científicas) han creado un sistema de detección para el cáncer de pulmón 100.000 veces más efectivo que los actuales. Este método, haciendo uso de la nanotecnología, detecta mediante unos nanosensores la presencia de los biomarcadores característicos de este tipo de cáncer en una muestra de sangre.

No obstante, no supone una mejora tener unos métodos de detección infalibles si no se desarrollan a la vez tratamientos efectivos que acaben con esta enfermedad y que reduzcan la posibilidad de recaída. Por ello también se está trabajando en el diseño e implementación de tecnologías innovadoras que cada vez arrojan resultados más prometedores:

Un ingeniero biomédico estadounidense ha modificado genéticamente glóbulos blancos para atacar a células cancerosas. Durante las cirugías de extirpación se liberan ciertas células malignas que pertenecían al tumor y que aumentan la posibilidad de recaída. Con éste método, que ha sido probado con éxito, las células cancerosas restantes se eliminan en un plazo de dos horas.

Un grupo de investigadores del Centro de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Navarra ha desarrollado un conjunto de algoritmos matemáticos que localizan las vulnerabilidades metabólicas de los tumores que, al ser atajadas, impiden que estos sigan creciendo.
Se basa en la identificación mediante un software que analiza el tumor de los genes y compuestos metabólicos que una célula cancerosa necesita para sobrevivir, permitiendo así desarrollar fármacos que eliminen estas sustancias para destruir fácilmente el tipo de cáncer ante el que nos encontremos.

Investigadores estadounidenses han desarrollado unas nanopartículas con una cubierta de ácido hialurónico que son absorbidas por las células cancerosas para entrar en contacto con zonas de alto consumo de adenosina-5’-trifosfato (ATP, una de las principales fuentes de energía de nuestro organismo que se encuentra muy concentrada en células cancerosas debido a su alto índice de multiplicación y el consecuente alto consumo de energía). Allí liberan doxorrubicina, un medicamento para el cáncer que se dirige directamente al núcleo de la célula cancerosa, haciendo que estos tratamientos sean mucho más efectivos al ir dirigidos al foco de la enfermedad.

Por último, se necesita comprobar si los diferentes métodos de tratamiento están dando resultado. Para ello, la ingeniería biomédica está desarrollando herramientas que facilitar esta tarea. Por ejemplo, investigadores estadounidenses han desarrollado una nanopartícula que emite una fluorescencia verde cuando las células cancerosas comienzan a morir. Gracias a estas nanopartículas, se puede determinar si un fármaco está resultando efectivo en cuestión de horas del comienzo del tratamiento.

En resumen, mediante el uso de nuevas tecnologías basadas en imagen, ingeniería genética, inteligencia artificial y otros muchos métodos innovadores, la ingeniería biomédica trabaja cada día para disminuir la mortalidad y eliminar la posibilidad de reincidencia en pacientes con cáncer.

CEEIBIS

Referencias:

Detección:
https://www.ingbiomedica.com/blog/dispositivo-nanocables-detectar-cancer-prueba-orina/

https://www.who.int/es/news-room/detail/03-02-2017-early-cancer-diagnosis-saves-lives-cuts-treatment-costs
https://elpais.com/elpais/2019/11/08/ciencia/1573214337_571170.html

Actuación:

https://elmundoalinstante.com/gracias-la-ingenieria-biomedica-es-posible-atacar-el-cancer-desde-dentro/ (nanopartículas)

https://www.larazon.es/atusalud/salud/nueva-estrategia-contra-el-cancer-LN25398571/ (glóbulos blancos modificados)

https://www.unav.edu/web/centro-de-ingenieria-biomedica/detalle-noticias-actualidad/2017/09/06/algoritmos-matematicos-para-atacar-el-metabolismo-del-cancer/-/asset_publisher/P6Tm/content/06092017_nature-algoritmo/10174 (algoritmo matemático)

Imagen médica (detección y tratamiento de cáncer de mama):

https://www.levante-emv.com/vida-y-estilo/salud/2017/10/19/roberto-sanz-ingeniero-biomedico-area/1629658.html

Comprobar si un tratamiento es efectivo:

https://www.ingbiomedica.com/blog/nanoparticula-fluorescente-indica-si-tratamiento-de-cancer-es-efectivo/

http://isanidad.com/130976/primage-proyecto-europeo-de-investigacion-en-imagen-medica-ia-y-cancer-infantil-que-lidera-el-iis-la-fe/

https://www.lavanguardia.com/vida/20200104/472683337686/pruebas-cancer-mama-inteligencia-artificial-estudio-google.html


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