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Consejo Nacional para el Entendimiento Público de la Ciencia.

Nanotecnología y cáncer


César E. Escamilla Ocañas + Laboratorio De Ingeniería Tisular Y Medicina Regenerativa De La Universidad De Monterrey; Héctor Martínez Menchaca + Laboratorio De Ingeniería Tisular Y Medicina Regenerativa De La Universidad De Monterrey; Gerardo Rivera Silva + Laboratorio De Ingeniería Tisular Y Medicina Regenerativa De La Universidad De Monterrey

Abstract Research

El cáncer es una enfermedad genética de las células somáticas, debida a una división celular aberrante o a la pérdida de la apoptosis normal; sin embargo, el conocimiento tradicional nos indica que el cáncer es una enfermedad considerada multifactorial, debido a que los factores ambientales y dietéticos tienen una gran influencia en el desarrollo o no de la enfermedad en el paciente. La nanotecnología surge como una nueva opción para encontrar terapias y métodos diagnósticos dirigidos contra este padecimiento.


Introducción
En la actualidad el cáncer es un problema de salud pública, específi-camente en México el cáncer es la segunda causa de muerte tanto de mujeres como de hombres, sólo por debajo de la diabetes mellitus. El porcentaje de mujeres que mueren debido a tumores malignos es cerca-no a un 14.6%, mientras que en los varones este valor se encuentra alrededor del 11.1% del total de las defunciones (INEGI, 2007), (Figura 1).



Debido a la expectación que se tiene acerca de esta enfermedad, los investigadores se han dedicado a tratar de encontrar nuevas técnicas para poder diagnosticar, tratar o intentar curar el cáncer, sin llegar a dañar los tejidos normales como ocurre con la quimioterapia. Con el aparecimiento de la nanotecnología surge la posibilidad de tener un tra-tamiento vanguardista contra el cáncer, además la nanotecnología sería de gran ayuda en la detección temprana del cáncer.
Nanociencia, Nanotecnología y Nanomedicina
La nanociencia es el estudio de los fenómenos y el manejo de material a una escala nanométrica (un nanóme-tro es la millonésima parte de un milímetro).

Por otra parte, la nanotecnología se define como el estudio, creación, diseño, síntesis, manipulación y aplicación de aparatos, materiales y sistemas a través del control de la materia en dimensiones de 1 a 100 nanómetros. (Mejias, 2009).
Otro de los conceptos importan-tes es la nanomedicina que se encar-ga de la aplicación de los métodos nanotecnológicos en la medicina, con lo que se permitirá el uso de mecanismos de investigación de vanguardia, los que propiciarán la existencia de mejores técnicas para el tratamiento de las enfermedades, todo ésto con el fin de mejorar el pronóstico de los pacientes. (Mejias, 2009).
En el campo de la nanotecnología se requiere la construcción de na-nomáquinas capaces de manipular moléculas simples o átomos para de esta manera tener el control sobre la materia. Las potenciales aplicacio-nes de ésta por así nombrarla, “locura científica” son muy amplias y éstas podrían incluir actividades como la construcción de neosiste-mas de liberación de fármacos, como los dendrímeros que funcio-nan como transportadores a través de la sangre, aplicación de vacunas, entre otras nuevas herramientas para combatir distintas enfermeda-des, además de nuevos métodos de diagnóstico y además la posibilidad de generar un tratamiento adecua-do para el cáncer (Greco, 2005), (Tabla 1).




La aplicación de la nanotecnología en el cáncer
En la mayoría de los casos relacio-nados con cáncer las principales complicaciones que sufren los pa-cientes suelen deberse a un dia-gnóstico tardío, es decir en una etapa en la cual las células ya mani-fiestan aberraciones mayores, tanto en su función como en su morfolog-ía, lo que condiciona un serio dete-rioro para el paciente con cáncer.
Una alternativa para realizar un diagnóstico con mayor eficacia y rapidez, es utilizar los métodos nano-tecnológicos emergentes. En la última década se ha des-cubierto que la membrana celular puede ser utilizada como un indicador de la enfermedad, ya que ésta es responsable de una gran cantidad de funciones de regu-lación celular y de catalizar procesos metabólicos donde se manifiestan algunas de las alteraciones del cáncer. Por lo tan-to, la nanotecno-logía nos permite realizar este tipo de análisis orientado al conocimiento de las características biomecánicas y ultraestucturales de las membranas celulares (Vo-Dinh, 2007).
Diagnóstico del cáncer mediante métodos nanotecnológicos
Los avances en la aplicación de la nanotecnología para el diagnóstico del cáncer, han tenido una evolución más rápida comparada con los pro-gresos en el área del tratamiento. (Greco, 2005). Existe una gran canti-dad de métodos para establecer un diagnóstico por los medios tradicio-nales; sin embargo, en el campo de la nanotecnología se utiliza como uno de los principales métodos de diagnóstico la microscopía de fuerza atómica, que permite el estudio microtopográfico de las superficies, generando imágenes tridimensiona-les de alta resolución, al mismo tiempo que es capaz de detectar la presencia de fuerzas conductivas,
asimismo las propiedades mecánicas como la adhesividad, dureza, elasticidad y resistencia, todo esto sin alterar o dañar la superficie de las células normales (Figura 2).



Procesos celulares con manipulación nanotec-nológica: a. Neuronas, b. Células endoteliales en adhesión. B. Endotelización en superficie de teflón. D. Cultivo de células endoteliales


Otra de las aplicaciones nanotec-nológicas en el cáncer, es el monito-reo de la muerte celular programada o apoptosis, proceso vital del cuerpo humano y cuya inhibición podría generar diversas enfermedades, el cáncer entre otras. Actualmente, se han utilizado dos sistemas para el monitoreo de la apoptosis, ambos basados en la utilización de nanobio-sensores. El primer sistema utilizado fue el de un nanobiosensor basado en anticuerpos el cual estudia la apoptosis detectando la citocromo C (cuya liberación es parte de la serie de procesos que generan la apoptosis). El segundo sistema utiliza un péptido sintético para medir la actividad de la capasa-9, una enzima responsable del proceso de apoptosis (Vo-Dinh, 2007).
Este tipo de procesos nano-tecnológicos no sólo facilitan el monitoreo de las células sino que lo consiguen sin afectar su función, lo que nos llevará a un mejor entendi-miento de la microdinámica de los sistemas vivos y a la larga esto podría resultar en encontrar nuevas y mejores técnicas para el tratamiento del cáncer, como por ejemplo, la inducción de la apoptosis en las células cancerosas sin dañar de ninguna forma las células sanas del cuerpo humano.


Nanopartículas semiconductoras como los puntos quánticos de seleniuro de cadmio, (CdSe), emiten luz brillante y muy estable, con ellos se obtienen imágenes de considera-ble contraste usando láseres, evita las super-posiciones, y permite teñir a la vez una mayor cantidad de estructuras, comparado con los métodos de tinción tradicionales (Reisner, 2009).
Las metaloproteinasas de matriz (MMP) son marcadores de invasión tumoral, las células tumorales utilizan este tipo de enzi-mas durante la invasión en tejido blando y vasos sanguíneos para el desarrollo de la metástasis. Nanopartículas superparamagné-ticas que utilizan dichos marcadores han sido utilizadas junto con las resonancias magnéti-cas para obtener imágenes, ya que se pue-den determinar si el tumor es benigno o maligno basado en la presencia de la invasión de las enzimas MMP (Greco, 2005).
En el aspecto genómico del cáncer, el dia-gnóstico de cáncer puede ser realizado por medio de secuenciación rápida de genes, con una técnica conocida como secuenciación mediante nanoporos. La técnica consiste en que una hebra de DNA es elaborada por medio de un poro de 1.5 nm en un complejo proteico alfa-hemolítico. Este tipo de técnica sería útil para identificar la predisposición de ciertos tipos de cáncer (Greco, 2005).


Nanotecnología y Tratamiento del cáncer
La nanotecnología servirá para identificar a células cancerígenas, y por lo tanto se brin-dará la posibilidad de dar nuevos y más efica-ces tratamientos contra este padecimiento. Es factible que a corto plazo, la nanotecno-logía pueda generar terapias oncológicas, por ejemplo, se han realizado investigaciones en las cuales se busca, mediante la utilización de láser, eliminar células cancerosas sin elimi-
nar, ni dañar las células sanas. En éstas se ha intentado incorporar nanotubos de carbono, que son cilindros de grafito con propiedades eléctricas inusuales, que al detectar la presen-cia de células cancerosas y por medio del au-mento de la temperatura de los mismos con la ayuda de un láser, se pueden eliminar las célu-las cancerosas y evitar el daño a las células sanas. (Greco, 2005).
Otro novedoso tratamiento para el cáncer es el uso de los dendrímeros, partículas transpor-tadoras que cuentan con moléculas direcciona-das para asegurar la especificidad, éstos se introducen en los fármacos anticáncer y ayu-dan a que se introduzcan a la célula neoplásica con una mayor efectividad, con lo que se favo-rece el efecto del fármaco y se disminuye su toxicidad. (Greco, 2005).
De la misma manera se han utilizado nano-partículas magnéticas que se encargan de la localización de células tumorales, para conse-guirlo se recubren las partículas con surfactan-tes que cuentan con una zona hidrófoba y una hidrófila, una vez que este tipo de partículas se han unido a las células tumorales inducen su destrucción por medio de calentamiento, que se genera por un campo magnético de baja intensidad.
Los sistemas de entrega de DNA terapéutico en células tumorales o terapia génica, es otra potencial aplicación en la terapia con nano-partículas. En general, se han utilizado vectores virales; sin embargo, se están realizado esfuer-zos para el desarrollo de sistemas de entrega de DNA no-virales, por mencionar algunos, los liposomas, nanopartículas poliméricas, y los nanocristales de fármacos. Esto promete alter-nativas mucho más económicas y seguras para el paciente (Greco, 2005).

¿Qué está pasando en México?
Actualmente, México no se encuentra muy avanzado en el uso de terapias anticanceríge-nas nanotecnológicas, pero gradualmente se ha ido introduciendo en este ámbito. Existen cerca de 200 especialistas interesados en el tema, por lo que esta rama científica va tomando más fuerza e importancia a nivel nacional. Uno de los aspectos más importantes y en los cuales se debe trabajar en México, es el ir introdu-ciendo este tipo de conceptualidad en las universidades, ya que los jóvenes representan una gran opor-tunidad de inovación para la ciencia mexicana.
Es indispensable contar con el apoyo de las instituciones guberna-mentales, para que actuén en siner-gia con las universidades e institu-tos de investigación científica, para generar importantes centros de investigación nanotecnológica en los que se le pueda dar a la nanomedicina la importancia y seriedad que requiere para desarrollarse por completo en México, y ¿por qué no? En un futuro aplicar este tipo de tecnología como parte del tratamiento principal del paciente oncológico mexicano. Este tipo de investigaciones nos darían la pauta para recopilar una gran cantidad de infor-mación y seguir mejorando y ampliando los cono-cimientos de las aplicaciones terapéuticas de la nanomedicina en el cáncer.

Conclusión
La utilización de este tipo de tecnología revolucio-naría la medicina por completo, entrando en la era nanotecnológica en la cual ambas, la medicina y la tecnología trabajen en conjunto para brindar al paciente una mayor oportunidad de combatir esta devastadora enfermedad que a lo largo de los años ha sido considerada como una enferme-dad incurable. La nanotecnología cuenta con un gran potencial para realizar importantes contribu-ciones en la prevención, detección, diagnóstico y por supuesto tratamiento del cáncer.

Fuentes.
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