7º Entrada - Incorporar la información seleccionada a su propia base de conocimientos

Medicina nanológica:
aplicaciones médicas de la nanotecnología

Las aplicaciones médicas de las tecnologías nanoescalares tienen el potencial de revolucionar el cuidado de la salud al brindar poderosas herramientas para diagnosticar y tratar las enfermedades desde un nivel molecular. Sin embargo, el celo actual en pos de tratamientos potenciados a nivel nanométrico puede desviar los escasos fondos destinados a investigación y el desarrollo de la medicina y a servicios esenciales de salud, disminuyendo los recursos directos destinados a los aspectos no médicos de la salud y el bienestar comunitarios. Aunque se proclama que la medicina nanológica es una solución a las urgentes necesidades de salud en el Sur global, en realidad surge del Norte y la diseñan primordialmente para los mercados ricos. El fin último de que la industria farmacéutica utilice tecnologías nanoescalares es hacer que todas las personas se vuelvan pacientes y que todo paciente sea un cliente que pague por "medicar" sus afecciones sociales con drogas y dispositivos que mejoren el desempeño humano (HyPE, por sus siglas en inglés). Los HyPE habilitados nanológicamente podrían conducir a una era con dos niveles de humanos -el Homo sapiens y el Homo sapiens 2.0.

Ya a mediados de 2006, se encontraban en etapa de desarrollo preclínico, clínico o comercial 130 fármacos y sistemas de suministro, además de 125 dispositivos o reactivos de diagnóstico, todos ellos con base nanotecnológica. El mercado combinado de la medicina habilitada nanológicamente (suministro de fármacos, terapia y diagnóstico) brincará de un poco más de mil millones de dólares en 2005 a casi 10 mil millones en 2010. La Fundación Nacional de la Ciencia estadunidense (NSF, por sus siglas en inglés) predice que para el año 2015 la nanotecnología será responsable de la mitad de los productos de línea en la industria farmacéutica. La medicina nanológica ayudará a los grandes consorcios farmacéuticos a prolongar la vigencia de las patentes de monopolio exclusivo con que cubren compuestos existentes y otros fármacos, más viejos, menos complejos. Los analistas sugieren que la medicina habilitada nanotecnológicamente aumentará el margen de lucro y desalentará la competencia.


La medicina nanológica puede tener su mayor impacto en el ámbito del "mejoramiento del desempeño humano" (conocido como HyPE). En combinación con otras nuevas tecnologías, la medicina nanológica -en teoría- hará posible alterar la estructura, la función y las capacidades de los cuerpos y los cerebros humanos. En el futuro cercano, las tecnologías HyPE, habilitadas nanológicamente, borrarán las distinciones entre "terapia" y "refinamiento, realce, mejoramiento" y podrían cambiar, muy literalmente, la definición de lo que significa estar sanos o ser humanos.

Lo irónico es que permanecen abiertas algunas cuestiones cruciales acerca de los impactos ambientales y de salud de los materiales nanoscópicos que se utilizan para desarrollar medicamentos nanológicos. El naciente campo de la "nanotoxicología" está teñido de incertidumbre. Pese a que ya se comercializan algunos productos nanoescalares (incluidos medicamentos nanológicos), ningún gobierno en el mundo ha desarrollado regulaciones que respondan a los aspectos básicos de una seguridad nanoescalar.

¿Realmente pueden los donantes de la Organización de Cooperación para el Desarrollo Económico (OCDE) -que no pudieron proporcionar los mosquiteros necesarios a los países asolados por la malaria, o que entregaron un solo condón por adulto al año para combatir el VIH/SIDA en el Sur global-, alegar que las grandes inversiones en los nuevos nano remedios rendirán frutos en los países pobres? A los gobiernos del mundo les urge una amplia evaluación participativa de los riesgos sociales y científicos, éticos, culturales, socioeconómicos y ambientales de la medicina nanológica. Mantener el paso del cambio tecnológico requiere un marco de trabajo intergubernamental que inspeccione y valore la introducción de nuevas tecnologías. En su próxima reunión de 2007, la Asamblea Mundial de la Salud deberá emprender un análisis exhaustivo de la nanomedicina que contemple un contexto de salud social más amplio.

Grupo ETC. “Medicina nanológica: aplicaciones médicas de la nanotecnología” [En línea] < http://www.rel-uita.org/nanotecnologia/medicina_nanologica.htm > [citado en 25 de abril de 2010]


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6º Entrada - Gestión de la información bibliográfica

APLICACIONES DE LOS MICROARRAYS DE DNA EN BIOMEDICINA Y EN EL PROCESO DE DESCUBRIMIENTO DE FARMACOS: MICROARRAYS DE DNA Y CANCER

Aunque la tecnología de los microarrays de DNA está siendo ensayado en numerosas áreas de la medicina, son de destacar sus aplicaciones en el área del cáncer, donde en los últimos 3 años el crecimiento del número de publicaciones científicas que sugieren un papel revolucionario de este tipo de técnicas en la aplicación clínica contra el cáncer ha sido exponencial. Los resultados derivados de la utilización de técnicas como los microarrays de DNA en la lucha contra muchas enfermedades, en particular contra el cáncer, promueven:

• El desciframiento de los mecanismos moleculares subyacentes a la enfermedad.

El análisis sistemático de los patrones de expresión génica contribuirá a un mejor conocimiento molecular de muchas enfermedades. Si se sabe con más precisión qué pasa, se tienen más armas para evitarlo o para combatirlo. El estudio de enfermedades de gran complejidad y que implican alteraciones genéticas, como el cáncer, parece adecuado abordarse a partir de una perspectiva global.

• La identificación de nuevos genes marcadores
En el caso particular de nuevos genes marcadores de cáncer, mediante el rastreo masivo de todos los genes que componen el genoma humano, analizando aquellos que muestren una expresión génica diferente entre células normales y tumorales. Determinados tumores pueden actualmente diagnosticarse en una fase temprana de la enfermedad gracias a métodos sencillos y no invasivos como es la detección en el suero sanguíneo de marcadores de cáncer específicos (por ej. el PSA, antígeno específico de próstata, para el cáncer de próstata). A pesar de que el cáncer es una enfermedad compleja y multifactorial, cabe pensar que aun queden por descubrir marcadores específicos que permitan realizar un diagnóstico precoz y certero.

• El descubrimiento de nuevas herramientas diagnósticas y de clasificación de tumores.

Hasta ahora, los tumores se han venido clasificando siguiendo criterios histólogicos; esta categorización, aunque de gran valor, ha mostrado ser insuficiente: tumores que bajo el microscopio presentan el mismo aspecto engloban procesos neoplásicos con distintas manifestaciones clínicas y de respuesta a fármacos. Recientemente varias publicaciones en revistas de prestigio científico como Nature y Science han mostrado cómo la consideración de los datos moleculares aportados mediante el análisis sistemático de la expresión génica utilizando microarrays de DNA ha permitido diferenciar nuevas clases de tumores dentro de grupos ya conocidos, asi como predecir la evolución clínica y la respuesta al tratamiento de determinados casos en los que los métodos tradicionales no alcanzaban a aportar tal información. Alizadeh et al. en “Distinct types of diffuse B-cell lymphoma identified by gene expression profiling” (Nature, 2000), muestran cómo la utilización de un microarray especializado, el “linfochip”, permite distinguir, dentro de los tumores tradicionalmente clasificados como linfomas no-Hodgkin, dos distintos tipos de patología con pronóstico diferente. Golub et al en “Molecular classification of cancer: class discovery and class prediction by gene expression monitoring” (Science, 1999) publican cómo los datos moleculares basados en el comportamiento de un sólo gen no permiten distinguir entre dos tipos distintos de leucemia aguda, pero sin embargo pueden distinguirse de manera sólida cuando la predicción se basa en los niveles de expresión de 50 genes (seleccionados de entre los más de 6.000 representados en los arrays utilizados). El cáncer de mama presenta manifestaciones clínicas muy diversas; Van´t Veer et al., en “Gene expression profiling predicts clinical outcome of breast cancer” (Nature, 2002), utilizando chips de DNA, muestran cómo la aparición de un patrón específico de expresión génica en algunos casos de cáncer de mama se correlaciona con manifestaciones agresivas de esta enfermedad.

Hoy, muchos de los enfermos de un tipo de cáncer reciben un tratamiento que sólo beneficiará a unos pocos, pero todos sufren los efectos secundarios. Con la aplicación clínica de este tipo de técnicas se espera conocer el fármaco mejor para cada paciente y practicar una medicina más personalizada.

• La identificación de nuevas dianas terapéuticas.

El conocimiento a priori de los fármacos a los que un particular tipo de cáncer no responde, no sólo evitará al paciente el sufrimiento de unos efectos secundarios innecesarios, si no que permitirá el empleo de tratamientos alternativos sin demora. Sin embargo urgen nuevos fármacos con potencial anticanceroso. La técnica de los microarrays de DNA está contribuyendo a la identificación de nuevas dianas terapéuticas a través de dos vias fundamentalmente: 1) mediante el descubrimiento de nuevos genes como posibles candidatos a dianas terapeúticas y 2) contribuyendo al desciframiento de rutas bioquímicas implicadas en el proceso patológico que permitan rutas alternativas al tratamiento.

• La aceleración del proceso de descubrimiento de fármacos.

Además del papel fundamental de los microarrays de DNA en el descubrimiento y validación de potenciales dianas terapéuticas, la aplicación de esta técnica también está introduciéndose en el proceso de validación de nuevas drogas. Desde la identificación de una putativa diana terapéutica hasta la disponibilidad en el mercado de nuevas drogas, queda por recorrer un proceso lento, difícil y caro. A pesar de los avances tecnológicos en distintas etapas del proceso de descubrimiento de fármacos, lleva varios años convertir una diana molecular en un producto en el mercado, y no siempre se consigue. Hay ya numerosos ejemplos en la literatura que muestran como el empleo de los chips de DNA puede facilitar el estudio de propiedades fundamentales de las nuevas drogas, como su eficacia, su mecanismo de acción o sus efectos tóxicos. Dentro del área de Toxicología, el rápido desarrollo de la Toxicogenómica, disciplina volcada en el entendimiento del efecto que a nivel celular y molecular provocan los compuestos químicos en los seres vivos, es un ejemplo de la importancia adquirida por este tipo de análisis genómicos como complemento a los estudios de toxicología clásica. Una de las primeras señales de una célula ante un insulto tóxico consiste en alteraciones a nivel de mRNA. La comparación del perfil de expresión génica de células tratadas con un potencial nuevo fármaco con el que muestran células tratadas con sustancias tóxicas conocidas puede predecir el comportamiento del nuevo fármaco en cuanto a su toxicidad. Aunque aún está pendiente un conocimiento más profundo de las alteraciones que las toxinas inducen a nivel de expresión génica y la identificación de nuevos y fiables marcadores de toxicidad, el uso de este tipo de ensayos promete revolucionar la manera mediante la cual los compuestos son seleccionados para su ulterior desarrollo en fármacos. Furness en “Analysis of gene and protein expression for drug mode of toxicity” (Opin Drug Discov Devel 2002) revisa algunos ejemplos recientes de la aplicación de la tecnologia de arrays al estudio de la toxicología. De la misma manera, el efecto que los nuevos compuestos producen en células de ensayo puede evaluarse mediante estudios transcripcionales, es decir, analizando qué mRNAs -y en qué cantidad- expresan estas células, y comparándolo con lo que esas mismas células expresan al ser tratadas con compuestos ya caracterizados y de probada eficacia en el tratamiento.


DOPZAO GONZÁLEZ, Ana. “Micro y nanotecnología en medicina: Los chips o microarrays de ADN” [En línea] < http://www.encuentros-multidisciplinares.org/Revistan%C2%BA12/Ana%20Dopazo%20Gonz%C3%A1lez.pdf > [Citado en 16 de abril de 2010]


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5º Entrada - Evaluar de forma crítica y eficiente la información y sus fuentes

LOS MICROARRAYS DE DNA COMO HERRAMIENTA PARA EL ANALISIS COMPARADO DE LA EXPRESION GENICA.

Aunque la utilización de los microarrays de DNA está siendo contemplada en investigación con múltiples propósitos (por ejemplo para los estudios de polimorfismo de único nucleótido o SNPs, que determinan la variación natural entre secuencias de DNA que puede indicar predisposición a ciertas enfermedades genéticas), su aplicación más importante hasta la fecha está en la monitorización de la expresión génica (abundancia de RNA mensajero) de un sistema biológico dado, ya sea una célula, un órgano o un tejido.

Explicado de una manera sencilla y de acuerdo con el “dogma central” de la biología molecular, un gen ejecuta su cometido mediante la transcripción de su DNA en RNA mensajero (también denominado mARN o mRNA), el cual, a su vez, es traducido en una proteína, que es la efectora final de la función del gen. Sólo una fracción de los genes que contiene el DNA de una célula humana están siendo usados o “expresados” en una célula determinada en un momento dado. Por ejemplo genes específicos de los eritrocitos, como los de la hemoglobina, no son expresados en las células cerebrales.

El conjunto de genes que son expresados o transcritos a partir del DNA genómico, y que constituye el denominado “transcriptoma” o “perfil de expresión”, es un importante determinante del fenotipo y la función celular. Una célula o un órgano cualquiera, por ej. un hígado sano, pueden definirse molecularmente en términos de expresión génica, describiendo su población de mRNAs, la fracción del RNA que se va a traducir en proteínas. Diferencias en la expresión génica son responsables de diferencias morfológicas y fenotípicas; si se analizan en paralelo dos muestras biológicas semejantes, por ejemplo un hígado enfermo y un hígado sano, las funciones de los genes que muestren un nivel de expresión diferente en las dos situaciones están directa o indirectamente implicadas en que se presente un estado normal o un estado patológico.

Los microarrays de DNA nos permiten analizar el mRNA de las muestras estudiadas mediante ensayos de hibridación: cada una de las especies de mRNA de las muestras interrogadas, una vez extraidas y marcadas, son capaces de formar una doble cadena o “aparearse” con aquellas moléculas de DNA inmovilizadas en la superficie del chip que tengan una secuencia complementaria a la suya, de acuerdo con las propiedades de complementariedad de bases de la estructura de los ácidos nucleicos. La estrategia de esta técnica está representada en la Figura 1.




Un chip en el que se encuentran representados miles de genes, puede ser hibridado simultáneamente con dos sondas marcadas diferencialmente (por ejemplo con los luorocromos Cy3 y Cy5) generadas a partir del mRNA de las muestras a comparar (por ejemplo, tejido normal versus tejido tumoral). Después de la hibridación, y utilizando un escáner, puede medirse en cada posición de DNA la intensidad de la fluorescencia para cada uno de los fluoróforos; en cada caso, el nivel de señal detectado en una posición determinada es proporcional al número de copias de mRNA de ese gen que hay en la muestra interrogada; el cociente de la intensidad de fluorescencia (Cy3/Cy5) es una medida de la expresión génica comparada relativa al gen representado en esa posición del chip.

Aunque se han desarrollado diferentes plataformas para llevar a cabo el análisis comparado de la expresión génica utilizando microarrays (los mRNAs bajo estudio pueden marcarse de diferentes maneras, el DNA inmovilizado en el chip puede ser un oligonucleótido o cDNA, etc.), todos ellos comparten la simplicidad del diseño experimental mostrado en la Figura 1.

DOPAZO GONZÁLES, Ana. "MICRO Y NANOTECNOLOGÍA EN MEDICINA:
LOS CHIPS O MICROARRAYS DE ADN". [en línea]
< http://www.encuentros-multidisciplinares.org/Revistan%C2%BA12/Ana%20Dopazo%20Gonz%C3%A1lez.pdf > [Citado en 10 de abril de 2010]

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URL 1: http://www.respuestamedica.com/index.php/Otras_Noticias/NANOTECNOLOG%C3%8DA:_UNA_HERRAMIENTA_PARA_LA_MEDICINA_DEL_FUTURO

URL 2: http://www.rel-uita.org/nanotecnologia/medicina_nanologica.htmhttp://www.rel-uita.org/nanotecnologia/medicina_nanologica.htm

URL 3: http://www.encuentros-multidisciplinares.org/Revistan%C2%BA12/Ana%20Dopazo%20Gonz%C3%A1lez.pdf

URL 4: http://carto20.blogspot.com/

URL 5: http://www.portalciencia.net/nanotecno/nanomedicina.html

4º entrada - Acceder a la información con eficacia y eficiencia - nuevos términos

Ante tanto avance de la nanotecnologia en el campo de crear nanobot ,nanomáquinas,etc., surge la necesidad de poder proporcionarles de energía, para su funcionamiento esto en el nivel nanomecánico, es ahi que se ve una posibilidad de la utilización espontánea de los llamados nanoengranajes, estos namomateriales provienen de los nanotubos de carbón, unos hilos monomoleculares cien veces más resistentes y seis veces más ligeros que el acero y al agregarles unos rodamientos moleculares se forma el llamado nanoengranaje, estos producen transmisión de movimiento, asi generar energía mecánica en los diferentes procesos que requiera una nanomáquina o un nanobot.

Los nanoengranajes tienen múltiples aplicaciones,una de ellas en los denominados Los nanomotores ,el primer paso hacia la construcción de dispositivos o artefactos mecánicos funcionales de nanotamaño más elaborados y quizás de sistemas para explotar la energía.Ajustando una molécula rotatoria a algo sólido, consiguen un sistema giratorio más cercano para convertirse en nanomáquinas útiles.
El trabajo mecánico generado permite que estos motores se muevan por la acción de los nanoengranes que simultáneamente o secuencialmente realizan una tarea o una serie de tareas.

Estos engranajes en miniaatura cumplen con idénticas similitudes con los engranajes de la vida diaria,como el poder transmitir mayores cargas a mayores velocidades debido al embonado gradual que poseen.

“El tamaño del nanoengranaje es al menos 10.000 veces inferior al de cada motor, pero para hacerlo girar es necesaria una acción colectiva de varias moléculas motor, algo que recuerda al trabajo combinado de muchas moléculas de los motores de proteínas en nuestros músculos.
Un motor mecánico hace girar objetos con un tamaño 10.000 veces superior al suyo.

"¿Futurista? Sin duda. ¿Posible? Quizás. faltan probablemente décadas para tecnologías semejantes, y que la tecnología del futuro será probablemente muy diferente de como la imaginamos actualmente. De todas formas, creo que es importante que se empiece a pensar ahora en lo que la nanotecnología podría hacer posible dentro de muchos años.
Considerando que la vida misma es, en cierto sentido, el máximo ejemplo de nanotecnología, las posibilidades son verdaderamente apasionantes."



PARDO, josé. "NANOTECNOLOGÍA: ACTUALIDAD Y FUTURO".
[en línea] < http://carto20.blogspot.com/ > [citada en 2 de abril de 2010]



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