Sobre el uso de nanopartículas en medicina

Un News and Views es algo así como un ensayo tipo de nota de prensa que suele aparecer en las revistas científicas. Su objetivo principal es hacer un repaso sobre las últimas novedades de un tema específico. Durante la carrera nos propusieron hacer varios ensayos de este tipo, y uno de ellos tenía como tema "Luchando contra el cáncer desde la nanomedicina". Yo centré el mío en los avances en la administración de fármacos mediante nanopartículas magnéticas. 

Este tema me pareció y me sigue pareciendo realmente apasionante, por eso siempre me fijo en las noticias que aparecen relacionadas con sus avances, como esta que me encontré hace unos días. Los investigadores saben desde hace tiempo que las células cancerosas que viajan fuera del tumor (las más mortales, pues producen la metástasis) evitan la detección inmune mediante la alteración de los azúcares de su superficie. Se han llegado incluso a desarrollar fármacos que evitan este tipo de alteraciones de los azúcares, pero estos compuestos también interfieren con azúcares necesarios para las células normales, con resultados letales en animales. Ahora, el grupo de investigadores holandeses que señala el artículo han conseguido empaquetar  el fármaco en nanopartículas dirigidas exclusivamente a las células cancerosas, y  han demostrado que esta combinación evita que las células cancerosas provoquen metástasis en ratones.

Imagen que acompaña a la noticia: el empaquetado de fármacos en nanopatículas puede ayudar a prevenir la metástasis en algunos tipos de cáncer. Fuente: BIOPHOTO ASSOCIATES/SCIENCE SOURCe

Os quiero poner la nota de prensa que hice para la carrera, y que explica un poco qué es la nanotecnología y cuál es  otra de las muchas formas de utilizarla en oncología:

La nanotecnología es el campo multidisciplinar que implica la creación y desarrollo de nanoherramientas y nanoobjetos. “Nano” se refiere a la escala de objetos medidos en nanómetros. En cáncer, la nanotecnología busca caracterizar la interacción de dispositivos a nanoescala con componentes celulares y moleculares específicamente relacionados con el diagnóstico y terapia del cáncer. El potencial de la nanotecnología en el cáncer está en la capacidad de diseñar vehículos con unas propiedades terapéuticas que, debido a su pequeño tamaño, pueden penetrar profundamente en los tumores y con un alto nivel de especificidad. La nanotecnología ofrece una  extraordinaria oportunidad  para realizar avances significativos en el diagnóstico y tratamiento del cáncer.

 Esta imagen explica muy bien los beneficios y la especificidad del uso de nanopartículas. El fármaco sólo entraría en contacto y "afectaría" a las células tumorales. Fuente: google imágenes. 

El rápido desarrollo de la nanomedicina ofrece enfoques innovadores para mejorar tanto el diagnóstico de cáncer como la tecnología terapéutica actuales.

Durante las últimas dos décadas, una variedad de vehículos de escala nanométrica han sido desarrollados para su uso terapéutico. Los modelos preclínicos usando estas herramientas han sido bien documentados y examinados. Los sistemas basados en nanopartículas de liberación de fármacos ofrecen la posibilidad de optimizar la administración de fármacos, mientras que reducen los efectos secundarios producidos por el medicamento o por la administración del mismo. Estos sistemas siguen evolucionando y son objeto de ensayos en curso en oncología clínica.

De este modo, entre los numerosos desafíos que enfrenta el campo de la oncología, la liberación controlada de fármacos más eficiente y la penetración en tumores sólidos, se cree ahora que son posibles gracias al uso de nanopartículas magnéticas.

Un estudio reciente realizado por Kong et al.  documenta la creación, con éxito, de un sistema de suministro de medicamentos que utiliza nanocápsulas, las cuales liberan el medicamento bajo demanda dependiente de un estímulo magnético. Esta tecnología proporciona la capacidad de liberar un medicamento de manera remota y en repetidas ocasiones mientras se esté en el estado “on”, pero contiene el medicamento a salvo en el compartimento de entrega mientras se está en el estado “off”. Estas nanocápsulas de sílice porosa magnética se sintetizan con nanopartículas de  óxido de hierro  y con moléculas de medicamentos anticáncer, como camptotecina y doxorubicina, que intencionadamente quedan atrapados en el hueco interior. La liberación conmutable del producto se consigue mediante la aplicación (a distancia) por radiofrecuencia de un campo magnético. Un incremento en la temperatura que afecta a las nanopartículas de hierro acelera la difusión y posterior liberación de las moléculas del medicamento. Los problemas a los que se enfrenta esta nueva técnica son que sólo se puede aplicar en tumores ya detectados y localizados (lo que se podría resolver incluyendo moléculas de detección en el exterior de las nanocápsulas), y que  en tumores alojados muy internamente en la cavidad corporal, las nanocápsulas tienden a acumularse en el espacio entre el tumor y el imán externo (lo que podría resolverse mediante la implantación quirúrgica de imanes cerca del lugar del tumor, como ya se ha comprobado en algunos experimentos).

Sobre las plantas y su capacidad de sentir dolor

Cualquier vegetariano se ve alguna vez enfrascado en una discusión sobre distintas cuestiones relacionadas con su alimentación. Las más comunes giran en torno a nutrición, salud, cocina, y derechos de los animales. Sin embargo, un argumento que merece una mención a parte es el "dolor" que también sienten las plantas.

Muchos omnívoros buscan argumentar y deslegitimar un tipo de alimentación vegetariana (el por qué la necesidad de hacer esto, no lo sé. Es otro tema que se podría analizar a fondo) y una de las salidas más sorprendentes es esta: "las plantas también son seres vivos, ¿es que no te dan pena?".

Un bonito ejemplar de  Lactuca sativa, o lo que es lo mismo, una lechuga. Fuente: Google imágenes.

Hace ya un tiempo escribí sobre esto en un foro, porque creo que es un tema que se puede explicar desde un punto de vista científico. Vaya por delante que la fisiología vegetal es, con mucho, la asignatura de Biología que menos tragaba de toda la carrera. Para mí era un auténtico rollo, me producía un sopor indescriptible sólo ver los apuntes. Qué le vamos a hacer, el reino vegetal nunca me ha interesado lo más mínimo (que levante la mano todo aquél biólog@ al que alguna vez le han preguntado cómo cuidar de una planta!) y sin embargo tuve que profundizar (y mucho) en su formato, forma y fondo. Con lo cual, voy a poner mi razonamiento sobre la cuestión de si las plantas son seres vivos, de si son capaces de sentir dolor o qué es lo que pasa con ellas :) :

Las plantas tienen sistemas de respuesta frente al estrés, incluyendo en los agentes causantes de éste tanto factores bióticos como abióticos. Una planta también tiene sistemas de respuesta frente a una herida, por ejemplo, y mecanismos de defensa. Es un ser vivo sésil, pero está vivo con lo cual es un sistema de células capaces de responder ante estímulos externos. Las plantas crecen, se alimentan, respiran, se reproducen, luchan con otros individuos (por la luz, el espacio, contra depredadores, etc) envejecen...en eso no se diferencian a los animales o a las setas o incluso a las bacterias. Todos los seres vivos interaccionan con su entorno, intentan sobrevivir, reproducirse...todos tienen un código genético, que incluye una batería de genes que se van activando y desactivando a lo largo de su vida según sus necesidades (y por otras razones). Crecen óptimamente si las condiciones se lo permiten y no tanto si éstas son algo desfavorables.

Si alguien quiere profundizar un poco más en los mecanismos de respuesta al estrés y de defensa de las plantas, puede buscar cosas relacionadas con el ácido abscísico o el ácido jasmónico, dos hormonas fundamentales en estas respuestas para las plantas.

Imagen de planta dañada y de la estructura química del ácido jasmónico. Fuente: Google imágenes. Una de las estrategias de defensa más interesantes del grupo de los jasmonatos es inducir la síntesis de inhibidores de proteasas, que detienen el ataque de los insectos. 

Ahora bien. El dolor sólo y exclusivamente pueden experimentarlo seres vivos con sistema nervioso. Es una experiencia asociada a algún tipo de lesión celular y que se produce gracias a la existencia de nociceptores, receptores del dolor. Las plantas, como todos los seres vivos, tienen sistemas para captar estímulos pero éstos no tienen nada que ver con los que tenemos los seres vivos con sistema nervioso, que tenemos receptores sensoriales, terminaciones nerviosas especializadas en captar estímulos externos o internos. 

Hay receptores para los sonidos (mecanorreceptores), para la luz (fotorreceptores), etc, y los que captan cualquier tipo de lesión a nivel tisular o celular, se denominan nociceptores, y que yo sepa no existe nada semejante ni en plantas, ni en hongos ni en protozoos. Nociceptores sólo tenemos los que tenemos sistema nervioso. Vamos, la mayoría de los animales (una esponja, por ejemplo, es un animal sin sistema nervioso).

El dolor es única y exclusivamente la percepción sensorial transmitida a través de los nociceptores, por lo que las plantas no sienten dolor entendiendo dolor como este tipo de señal. Otra cosa es que las plantas no tengan sus propios mecanismos de percibir una lesión en su estructura, pero seguro, segurísimo, que no le provocan lo que nosotros entendemos por "dolor". 

Dibujo esquematizado del proceso de conducción del dolor. Fuente: Google imágenes.  Para más información sobre los mecanismos biológicos detrás del dolor, recomiendo este post del blog "Acercando la biofísica"

De hecho el dolor no es sólo una experiencia sensorial, sino también una experiencia subjetiva, es decir, cada individuo percibe el dolor de distinta manera.

Las plantas no tienen autoconciencia como nosotros porque no tienen un sistema nervioso central como nosotros, es así de sencillo. Nosotros tenemos nervios, neuronas y un cerebro en el que confluyen todos ellos y desde donde se controlan nuestros sentidos y nuestros órganos, y muchas de la decisiones que tomamos (ojo, que no todas) se toman de forma consciente. Por eso es por lo que tenemos autoconciencia. Las plantas tienen una organización más difusa, digámoslo así. No existe un punto central en el que confluya el control de sus sistemas porque no lo necesitan, igual que no tienen un corazón para que fluya la savia por su cuerpo porque ya fluye solita gracias a la entrada de agua por las raíces y la salida por los estomas de las hojas (según la teoría de la tensión-cohesión), o sea que no lo necesitan. 

Cualquier ser vivo, sea cual sea, desde una bacteria hasta yo misma, tenemos herramientas para captar estímulos tanto internos como externos, porque nos es vital para poder realizar nuestras funciones vitales, ya sea para captar nutrientes, interactuar con otros individuos, para reproducirnos...todos necesitamos "estar al tanto" de lo que ocurre a nuestro alrededor. Pero que una bacteria sea capaz de captar la luz y desplazarse hacia zonas con más o menos intensidad luminosa, que forme biopelículas en las que convive con otras bacterias con las que interactúa e intercambia genes por conjugación, o que una planta sea capaz de provocar la senescencia de sus órganos y perder hojas/ramas porque está en situación de estrés hídrico, o de crecer más que la planta que tiene al lado y que le está robando la luz, o que segregue hormonas en determinadas situaciones que son captadas por otras plantas, todo esto, aunque demuestra que son seres vivos que interactúan con el ambiente y entre sí, todo esto no significa que sientan o sufran como hacemos los animales. Las plantas no sienten dolor y no sufren como nosotros, y aunque tienen sus propios  medios de captar la luz, no ven como vemos nosotros, porque no tienen fotorreceptores como los nuestros ni neuronas que transforman la señal luminosa que llega a los bastones y conos en una señal eléctrica (fototransducción) que nuestro cerebro traduce en una imagen. ¿Las plantas tienen células fotosensibles que captan la luz? Vamos que sí. ¿Las plantas ven como vemos nosotros? No. Ni falta que les hace, además. ¿Son las plantas capaces de captar estímulos internos y externos, positivos y negativos, y de interactuar con otros individuos? Por supuesto. Y las bacterias también. ¿Sienten como nosotros, o sufren y padecen como nosotros? No. Y de nuevo, ni falta que les hace :)

Sobre el valor de un fósil

Ya no se escriben artículos científicos como los de antes. El título de mi blog está basado en uno que tiene ya unos años y que fue de los pocos papers que disfruté leyendo durante la carrera. Ahora, todos los papers, aunque sean de divulgación, tienen el mismo formato. Cierta calidad literaria, cierta manera de narrar (y atrapar al lector) se han perdido completamente. Este artículo tan interesante se titula: "Las enjutas de San Marcos y el paradigma panglossiano", que fue publicado en 1979 y escrito por S.J. Gould junto con R. C. Lewontin y que tuvo gran relevancia en su momento. 

 Cuando en 1978 visitaba Venecia Gould se dio cuenta que las enjutas de la Basílica de San Marcos, aunque  hermosas, no eran espacios proyectados por el arquitecto. Más bien estos espacios surgieron como subproductos arquitectónicos inevitables al montar una cúpula sobre arcos de medio punto. Por eso Gould y Lewontin definieron “enjutas” en el ámbito de la biología evolutiva como cualquier característica biológica de un organismo que surge como una consecuencia secundaria e inevitable de otras características; lo que quiere decir que no es un producto directo de la selección natural.

Vista de cúpula de la catedral de San Marcos donde se pueden apreciar las enjutas que el maestro escultor aprovechó para colocar la figura de un evangelista en cada una de ellas.

Comprender un organismo viviente a la luz de la evolución consiste (según la corriente adaptacionista) en comprender cómo su anatomía,  fisiología, comportamiento...son configurados por la selección natural, es decir, de qué manera están adaptados sus caracteres para conferirle las mayores posibilidades de supervivencia.

Sin embargo, Stephen J. Gould y Richard C. Lewontin muestran  algunos defectos de este punto de vista: no todos los caracteres de un organismo son adaptativos. La búsqueda de un sentido de este signo para todas las partes de un organismo es con frecuencia inadecuada, errónea, incluso perjudicial, ya que conduce a explicaciones exageradas, dudosas o carentes de fundamento.

Y efectivamente, la genética moderna corroboró esta puntualización de la teoría evolutiva: el descubrimiento de la pleiotropía, o función doble de un mismo gen, hace posible que un carácter neutro o incluso desventajoso pueda mantenerse debido a que está ligado a otro que sí es adaptativo (véase: Camps, M. et al.2007. Genetic constraints on protein evolution. Crit. Rev. Biochem. Mol. 42:313-326).

Más de 30 años después de su artículo, está claro que, aunque no supuso el fin de las historias adaptativas, si que incrementó radicalmente la conciencia de los biólogos evolucionistas sobre las trampas del adaptacionismo. Los biólogos evolucionistas son hoy en día mucho más renuentes a inventar historias adaptativas sin una evidencia directa de que la selección natural está actuando en los rasgos en cuestión.

Ya sabes, cuando se te ocurra una explicación de la función adaptativa de las patas del T. Rex, medítalo bien...

Explicar el título de mi blog me viene de perlas para continuar por la paleontología e incidir en una noticia que hemos leído hace muy poco: por lo visto, el robo de un fósil del esqueleto de una cría de un vertebrado, posiblemente un dinosaurio, ha terminado su pericia judicial con una multa de 90 euros para el acusado.

La recolección de fósiles en España es una actividad prohibida en casi todas las comunidades y se necesitan permisos especiales para ello, incluso para los investigadores. Los fósiles están considerados como patrimonio, y por tanto su sustracción (como si te llevas monedas o vasijas de barro de un yacimiento arqueológico) puede considerarse como expolio.

Además de todo esto, resulta que el fragmento que se llevó este señor (que pesaba, ojo al dato, 80 kilos) se trata "de una pieza excepcional porque era la primera vez que se encontraba un esqueleto casi entero en una zona de nidificación" según leo en El País. Además también se señala que "La pieza (...) se partió en tres trozos y fue necesario restaurarla. La Generalitat estudia la posibilidad de reclamar alrededor de 3.000 euros por la vía del expediente sancionador." 

Creo que en este país, poco dado a reconocer el valor de la ciencia y la investigación en general, sale muy barato estropear un objeto que realmente posee un valor incalculable.