…Breve revisión de las innovaciones médicas en fase de experimentación…
A modo de presentación Durante el segundo semestre de 2019 en la asignatura Competencias Tecnológicas en la Universidad Mayor, tuve la fortuna de tener a estudiantes de primer año de Medicina, de Bachillerarto y dos secciones de estudiantes del segundo año de Enfermería.
La asignatura Competencias Tecnológicas, busca que los estudiantes descubran las aplicaciones que les permitan un mejor desempeño académico mientras estan en la Universidad y que durante su labor profesional estas tecnologías sean su mejor aliado en la atención a sus pacientes y que a la vez, sean una herramienta de gestión.
Internet es hoy una de las principales fuentes de información y de aprendizaje, sin embargo, investigaciones recientes señalan que menos del 1% de los usuarios son los productores del 50% del contenido publicado en Ila Web. El gran desafío de los docentes de Competencias Tecnológicas, es transformar a nuestros estudiantes a que estos no solo sean consumidores de conocimiento, si no que también creadores de contenido en la Web.
La neurociencia cognitiva a demostrado que cuando un estudiante crea su propio conocimiento, su aprendizaje se hace más significativo. Por eso se hace cada día más necesario que los alumnos investiguen en los ramos de cátedra y que publiquen lo que han aprendido.
El presente trabajo es una muestra de que nuestros estudiantes, a través del trabajo colaborativo, pueden ser creadores de contenidos relevantes para para que cualquiera persona del mundo pueda acceder a este conocimiento.
Este trabajo es una recopilación breve, de las investigaciones en medicina que veremos aplicadas en el ejercicio diario de la profesión dentro de unos años, innovaciones que en este momento están en fase de experimentacion en los diversos laboratorios universitarios.
Estudiantes de la Escuela de Medicina, Bachillerato y Enfermería que participaron en este proyecto: Ignacio Aristía, Juan Badía, Sebastián Berríos, Diego Díaz, Fernanda Flores, Sebastián Frías, Adolfo Garrido, Franco Ghidini, Sofía Gleisner, Paula Hernández, Paula Icaza, Ricardo Madrid, Matías Mora, Raimundo Mujica, Cristóbal Núñez, Rafaella Palamara, Octavio Palma, Bastián Quezada, Fernanda Ramírez, Philipp Riebensahm, Beatriz Ribera, Pía Rojas, Sofía Tamayo, Sebastián Valdez, Karen Aguilar, Javiera Aguilera, Juan Arias, Fabiana Cáceres, Valentina Delich, Francisca Díaz, Benjamin Flores, Matías Franco, Francisca Garay, Mayra García, María González, Paloma Hermosilla, Martha Llanos, Claudia López, Javiera Mellafe, Dayana Monstesdeoca, Macarena Morales, Vicente Moreno, Francesca Murillo, Igancio Muñoz, Javiera Romo, Cristopher Sanmartín, Joaquin Stuardo, Mariana Trujillo, Jordyn Vera, Ignacia Alarcón, Anja Apara, Alondra Bravo, Jessica Burgos, Isadora Cid, Ignacia Dagá, Paulina Díaz, Aracelly Díaz, Katterinne Franch, Catalina Lobos, Javiera Orellana, Isidora Prado, Valentina Rodriguez Miranda, Valentina Rodriguez Pasche, Antonia Vicencio, Rocío Aguirre, Paula Becerra, Camila Benassi, Camila Camargo, María Carreño, Catalina Daroch, Allyson Echeverría, Valentina Gacitúa, María Gaymer, Sofía Gordian, Leidy Moran, Marion Muñoz, Fernanda Real, Karol Sepulveda, Sebastián Sobarzo, Constanza Soto, Roberto Sánchez y Dayana Valenzuela. Para ellas y ellos mi reconocimiento por ser parte de ese 1% de creadores de contenidos en la Web. Félix Pérez Cortés Tecnologías de la Información y Comunicación Competencias Académicas Universitarias Universidad Mayor Santiago, Diciembre de 2019
Contenido: • Manipulación Genetica ¿Es inevitable? Javiera Aguilera, Matías Franco, Francisca Garay, Joaquin Stuardo
• Lentes de contacto con sensores de glucosa Sofía Aréjula, Karol Sepúlveda, Allyson Echeverría, Sebastián Sonarz0
• Neuralink. A un paso de la ciencia ficción
Philipp Riebensahm,Ignacio Ariztia, Sebastian Frias, Diego Diaz.
• Necroptosis, como potencial tratamiento para el Parkinson Fabiana Cáceres, Martha Llanos, Macarena Morales, Vicente Moreno, Javiera Romo.
• Desalinización de Agua Sebastián Berríos, Paula Hernández, Cristóbal Núñez, Fda. Ramirez.
• Desarrollo de la natotecnología en fármacos contra el cáncer Fca. Díaz, Dayana Montesdeoca, Ignacio Muñoz, M. José González.
• Rejuvenecimiento celular
Valentina Delich, Mariana Trujillo, Claudia López, Javiera Mellafe, Juan Arias.
• Cáncer de mama, nuevos tratamientos
Cristopher Sanmartín, Sebastian Valdez, Octavio Palma, Bastian Quezada.
• Impresión de prótesis en 3 D
Fernanda Flores, Rafaella Palamara, Beatriz Rivera, Pía Rojas.
• Parches y tejidos cardiacos impresos en 3 D
Ricardo Madris, Sofia Tamayo, Marias Mora, Adolfo Garrido
• SistemA CRISPR
Catalina Daroch, Roberto Sánchez, Constanza Soto.
• Impresión 3 D de órganos Isadora Cid, Valentina Rodríguez, Antonia Vicencio
• Parche cardiaco de células madres
Alondra Bravo, Aracelly Diaz, Constanza Rodriguez, Isidora Prado.
• Parche revolucionario en cirugías craneales
Ignacia Alarcón, Jessica Birgos, Ignacia Dagá, Katterinne Franch.
• Quirófano híbrido
Paula Becerra, Leidy Morán.
• Sangre Artificial
Rocío Aguirre, Camila Camargo, Valentina Gacitúa.
Abstract Cada vez se hace más patente la
más lejos hasta llegar al punto de que
rapidez con la que la ciencia va
su principal finalidad sea la búsqueda
progresando y, junto con ella, lo hace
de la belleza y de conseguir humanos
el deseo del hombre de crecer,
mejorados enfocándose así desde el
alcanzar y superar a Dios. La genética,
cambio del color de ojos y terminando
manipulación genética y los demás
en superhumanos.
términos relacionados con la herencia están últimamente en boca de todos.
Nos basaremos solo en estudios que estén 100% comprobados, que estén
Se llama ingeniería o manipulación
realizados y el principal objetivo de
genética a una serie de técnicas que
este estudio es conocer los avances
permiten la transferencia programada
más
de genes entre distintos organismos.
manipulación genética y analizar los
Y su principal objetivo es poder
conflictos generados por la sociedad
corregir
hagan
incluyendo sus controversias y la
“vulnerables” o que simplemente no
reacción de ciertas instituciones de
queremos
importancia mundial.
genes
que
que
se
nos
expresen
o
viceversa, pero esta búsqueda ha ido
recientes en
relación
a
la
Introducción a la genética
S
i bien la historia de la genética se inició en el año 10.700 a.c, la genética actual
comienza en 1866, con Gregor Mendel, el cual describió las leyes básicas de la herencia a partir de su estudio con guisantes, siendo considerado el padre de la genética.
Desde la mitad del siglo XXI hasta la actualidad, se ha producido una revolución en la historia de la medicina y la genética, los cuales se nombran a continuación:
En el año 1953, Watson y Crick describieron la estructura molecular del ADN. Nueve años más tarde se establecieron las normas de consejo o asesoramiento genético y así en 1970 con la creación del ADN recombinante, comienza la manipulación genética. Luego en 1978 se realiza la primera fertilización humana in vitro y tres años después se desarrollan las técnicas de hibridación in situ, junto con esta última, surge otra técnica de reacción en cadena de polimerasa (PCR), la cual permite realizar variados diagnósticos en la actualidad. Como parte del tratamiento contra el cáncer, en el año 1984 se empieza a hacer terapia génica de células somáticas. En 1990 se inicia el diagnóstico preimplantacional de blastocitos. Otro de los hitos importantes fue realizado en 1994, en donde se creó el primer alimento modificado genéticamente. Tres años después comienza la clonación reproductiva en mamíferos y en el año 2006 se aprueba la primera terapia con anticuerpos monoclonales. En el 2015 se originó un debate ético, debido a que científicos chinos guiados por Junjiu Huang Publican primeros experimentos modificando el genoma humano en embriones con Crispr Cas9 (Herramienta molecular utilizada para modificar el genoma de cualquier célula). El último hito y que tiene mayor relevancia ocurrió en el año 2018, donde nacieron los primeros bebés modificados genéticamente.
FotografĂa por Greg Girard
Manipulación en animales omo ocurre en la mayoría de las investigaciones y experimentos científicos,
C
luego del trabajo teórico, comienza la fase de experimentación y esta se realiza primero en animales, ya que obviamente experimentar directamente
en humanos trae una serie de complicaciones y problemas que los científicos evitan, además el trabajo con animales, por ejemplo, ratones, permite tener una población mayor para tener de muestra y resulta mucho más económico. Como sabemos y se mencionó anteriormente en este trabajo, se han realizado bastantes experimentos de manipulación genética en los animales, pero por ahora solo nos vamos a enfocar en experimentos que son vanguardia a nivel mundial. Es importante mencionar, la tecnología CRISPR/Cas9, o conocida hoy en día como solo CRISPR. Esta técnica permite editar genomas de cualquier especie, es decir, se puede modificar la secuencia del ADN a voluntad. Explicado bien simple CRISPR/Cas9 tiene dos componentes, el primero es una enzima que funciona como “tijera” y corta segmentos de ADN, el otro componente es una guía de ARN que lleva esta tijera a la secuencia de nucleótidos que se quiere cortar. Luego de esto la célula inserta la cadena de ADN complementaria.
El primer experimento que mencionaremos fue realizado por Anthony James en un estudio publicado en “Proceedings of the National Academy of Science” , su experimento consistió en utilizar CRISPR para modificar un mosquito de la especie Anopheles con el fin de que este no fuera capaz de transmitir el virus de la Malaria. Sin embargo, es importante ir orientando esta técnica a las distintas especies considerando los distintos patógenos que pueden transmitir. Como el mosquito “Aedes aegypti”, el cual puede propagar diferentes enfermedades al mismo tiempo, en este caso según James, la estrategia más efectiva sería “esterilizar” a los insectos, es decir, eliminar un gen del progenitor salvaje y reemplazarlo
con
uno
que
nuevo
confiera
esta
esterilidad deseada para
la
descendencia. Teniendo en cuenta que,
las
generaciones
de
estos
mosquitos
tienen una vida media de aproximadamente 3 semanas, si se libera la suficiente cantidad de mosquitos para aparearse, en un breve periodo de tiempo, poblaciones enteras llevarán este nuevo gen incorporado. Por otro lado, los científicos, ven en la técnica CRISPR una nueva alternativa para aliviar la escasez de donantes de órganos que causa millones de muertes anuales. Durante mucho tiempo, los científicos han buscado la solución a esta situación en los trasplantes de órganos de animales, especialmente de los cerdos debido a la similitud en tamaño con los de humanos.
Sin embargo, el genoma de los cerdos está plagado del virus PERV (Retrovirus Endógeno Porcino), muy similar al causante de SIDA, y se ha demostrado su capacidad para infectar células humanas, lo que hace cada vez más inviable los posibles trasplantes. Pero ahora, utilizando CRISPR, para editar el genoma de los cerdos, estamos cada vez más cerca de resolver esta problemática. Tal y como lo demostró un equipo dirigido por George Church (profesor de la Facultad de Medicina de Harvard y MIT) el cual, utilizó la técnica CRISPR para eliminar 62 ocurrencias de genes PERV de la célula renal de un cerdo, obteniendo resultados positivos al mezclar las células editadas con las humanas.
Pero el alcance de la manipulación genética en animales, en especial de la metodología CRISPR, va mucho más allá de lo anteriormente mencionado, logrando un potencial impacto positivo en la conservación de especies. Como la de las aves nativas de Hawaii, que se ven muy amenazadas, principalmente por un tipo de malaria aviar. Jack Newman, ex director científico de Amyris, y pionero en el desarrollo un fármaco muy efectivo en el tratamiento de la malaria en humanos, en la actualidad trabaja en la erradicación de las infecciones causadas por mosquitos en las distintas poblaciones de aves, como el caso anteriormente mencionado. Él plantea que la forma hasta ahora más efectiva, es mediante insecticidas, pero estos para lograr el efecto deseado debe tomar contacto directo con los mosquitos, envenenando o contaminando de tal forma, a la flora y fauna circundante, incluyendo a las mismas aves que se busca proteger. Es en esta materia, donde la modificación genética de los mosquitos se convierte en la mejor alternativa para el abordaje de este fenómeno de contagio, por su efectividad.
FotografĂa por Greg Girard
Modificación en humanos
S
i bien la modificación genética comenzó en el año 1970 con
la creación del ADN recombinante, en este capítulo nos enfocaremos en la manipulación genética realizada en humanos. La primera modificación de
embriones
en genoma humano fue llevada a cabo el año 2015, en
donde un
grupo
de
investigadores chinos, de
la
Universidad
SunYat-sen, Guanzhou,
de tenían
como objetivo corregir el gen responsable de la
beta-talasemia,
cual
es
la una
enfermedad hematológica hereditaria
y
potencialmente mortal.
Jujnjiu Huang, lider de este equipo, empleó una avanzada técnica de edición de genes, llamada CRISPR (Repeticiones Palindrómicas Cortas, Espaciadas entre sí y Agrupada).
Como se mencionó anteriormente, esta técnica permite alterar, de una manera más rápida, precisa y detallada cualquier posición de 23 pares de cromosomas del genoma sin cometer errores ni introducir mutaciones no deseadas. En el año 2018, el investigador chino He Jiankui afirma haber realizado la primera modificación genética de bebés humanos con la ayuda de una nueva y potente herramienta para introducir cambios en el ADN. Según explicó Jiankui, el objetivo principal de las modificaciones que fueron efectuadas es prevenir una posible infección con el SIDA y el VIH, puesto que esta enfermedad es un serio problema en China.
En particular, el científico logró desactivar un gen llamado CCR5 que genera la proteína que permite al VIH, (el virus que causa el SIDA), entrar en las células.
El fin de las modificaciones genéticas no fue el de prevenir la transmisión de este virus puesto que, es algo que hoy en día se puede hacer con medicamentos, sino que, el objetivo era inmunizar a sus hijos frente a esta enfermedad.
Un biólogo del Instituto de Karolinska en Estocolmo es el primer investigador que reconoció públicamente haber modificado los genes de embriones viables. Los expertos dicen que es casi seguro que otros científicos lo hacen también, informa Science News.
Conflicto ético-Médico
E
n la actualidad ingeniería genética ha dado mucho de qué hablar refiriéndose a
temas éticos y morales que llegan a perturbar a la población. Según Reiser y Weitman, en una reflexión sobre los valores éticos de la ciencia, definen la ética como la "disciplina que establece criterios y métodos para decidir si las acciones son correctas o equivocadas" (Gordejuela) Podemos destacar los actos lícitos que conlleva la mutación genética como el poder modificar los genes para ser inmune a sida-VIH, o como método de prevención para variadas enfermedades de origen genético, pero también se deben evaluar los actos ilícitos como la segregación social, laboral y económica ya que de ser esto una realidad solo un pequeño porcentaje de la población con altos recursos podría acceder a esto, además de que en la actualidad “muchas compañías de seguros están haciendo análisis genómicos de los peticionarios de seguros de vida. Con este fin buscan el mayor beneficio al discriminar (excluyéndolos o con tasas abusivas), a los que parece que tienen alguna mayor predisposición a enfermedades graves o a muertes prematuras, según los conocimientos hasta el momento. Una vez más se vuelve a atentar contra la igualdad humana. A este respecto, la Declaración Universal sobre el Genoma y los Derechos Humanos dice que: "Nadie podrá ser objeto de discriminaciones fundadas en sus características genéticas, cuyo objeto o efecto sería atentar contra sus derechos y libertades fundamentales y el reconocimiento de su dignidad" (art. 6).” (Gordejuela)
Uno de los puntos éticos a considerar es la manipulación genética está creando nuevas especies, como afectará nuestro futuro y al individuo modificado, como evitar que en el proceso existan tratos deshumanizados ya sea en personas o animales, los que incluyen un sinnúmero de
muertes embrionarias en los
experimentos, las posibles efectos en la salud del individuo como defectos genéticos o morfológicos y la trasgresión a los derechos inalienables de las personas privándolas de su libertad de elección ya que por lógica no se le puede preguntar al embrión si desea ser modificado genéticamente coartando de por si la variabilidad génica natural. Debemos velar que se cumplan los seis principios éticos de la práctica médica, los cuales son preservar la vida, decir la verdad al paciente, no hacer daño, aliviar el sufrimiento, respetar la autonomía del paciente, y tratar a los pacientes con justicia.
Controversias
E
stos avances no solo generan dudas e inseguridades sobre el futuro de
la humanidad sino que también genera “visionarios” tales como, Jeffrey Epstein quien tenía en mente mejorar la raza humana inseminando artificialmente a varias mujeres a la vez por un lado y por otro dedicando una gran suma de dinero a científicos que investigaran de forma privada sin límite alguno la manipulación genética a fondo. Varios de los científicos invitados declaran haberse contrapuesto a las ideas del multimillonario quien luego de esto decidió no compartir más con ellos.
Pero ellos no son los únicos que se oponen a la manipulación genética también se pone en debate este tema en la mesa de la UNESCO ya que filósofos, abogados y ministros del gobierno han pedido un “time out” a todos los temas relacionados con la manipulación genética del ser humano. Y si bien reconocen la edición genética en humanos como uno de los trabajos más prometedores de la ciencia para el bien de la humanidad hay que tener mucha cautela con la aprobación/prohibición de instaurar esta terapia en las líneas germinales.
Un estudio que examina la legislación y las prácticas de modificación genética publicado por la Universidad de Hokkaido de Japón en 2014, mostró que en 29 de los 39 países revisados había prohibición de la edición de la línea germinal humana. En 25 países, la prohibición era legalmente vinculante. En 4 países, se contaba con directrices, mientras que las reglas en los 10 restantes fueron descritas como ambiguas. Como observamos este tema da mucho de qué hablar y al momento de opinar encontramos gente que está a favor y dice que tiene la razón como con gente que está en contra diciendo lo mismo. Sea cual sea la posición que se tome con relación a este tema solo sabemos que tendrá que ser bien meditada y argumentada por los gobiernos mundiales ya que esto debería ser por consenso ya que no es un tema.
Conclusión Siempre ha existido la curiosidad de saber el porqué de las cosas, pero en la actualidad esto va mucho más allá, puesto que este conocimiento ahora se potencia y se lleva a niveles que nunca habíamos imaginado. Ya no basta con saber el funcionamiento, sino que además ahora somos capaces de reproducir y utilizar de la manera que se quiera, los distintos procesos que ocurren en la naturaleza y en la vida, todo esto con el fin de mejorar la calidad de vida de las personas y aumentar las posibilidades de una vida más larga y plena. Es evidente, que este proceso tiene tanto gente a favor como en contra, puesto que se trata de modificar algo que estaba destinado a ser de una forma y se quiere cambiar, obviamente va a haber gente que preferirá las cosas tal como "vienen" a pesar de que sean defectuosas porque siempre han sido así y también habrá gente que sí lo prefiera modificado porque finalmente, significa un bien. Para terminar, se puede decir que la investigación, sobre todo relacionada con el genoma, ha avanzado a pasos agigantados en esta última década y es de esperarse que para los próximos años haya avances muchos más significativos en cuanto a modificaciones genéticas que en la actualidad.
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Lentes de contacto con sensores de glucosa
Autores Sofía Aréjula Karol Sepúlveda Allyson Echeverría Sebastián Sobarzo Enfermería Segundo Año sección 5 Profesor: Félix Pérez
Contenido Abstract: ............................................................................................................................... 1 Impacto de la diabetes: .......................................................................................................... 1 Dispositivos de detección de niveles de glucosa actuales ....................................................... 2 Lentes de contacto de Google ................................................................................................ 2 Investigación más reciente y su futuro para la medicina ........................................................ 3 Conclusión ............................................................................................................................ 7 Bibliografía ........................................................................................................................... 8
Abstract: Los dispositivos electrónicos cada vez se hacen más comunes a la hora de realizar tareas domésticas, facilitando así la vida de las personas. El campo de la salud no se queda atrás en este ámbito, innovando cada vez más con sus nuevas tecnologías para realizar exámenes, tratar pacientes, realizar cirugías, etc. Desde robots capaces de realizar delicadas operaciones, hasta prótesis creadas gracias a la impresión 3D, dichos avances han sido creados en pos del cuidado del paciente. En el presente trabajo se explicará el avance de unos lentes de contacto creados para medir el nivel de glucosa en la sangre sin la necesidad de acudir a métodos invasivos. (Ejemplo de avance de cirugía robótica) (3)
1
Impacto de la diabetes: La diabetes Mellitus es una enfermedad de tipo crónica, que por el momento es incurable, pero aun así posee un tratamiento para mantener una salud de calidad. Se caracteriza por la incapacidad del cuerpo para regular los niveles de glucosa en la sangre. Esto es causado por la escasa producción de la hormona insulina, resistencia a la hormona o ambas, debido a que el páncreas no produce la cantidad necesaria o ésta no se puede utilizar de manera óptima y funcional. La diabetes es clasificada en diabetes mellitus tipo 1, tipo 2 y gestacional, según corresponda a su fisiopatología y en la mayoría de los casos son enfermedades prevenibles. En esta última década, en el año 2014, la diabetes representó un 8,5% de la población mundial (1), el cual es el reflejo de un significativo aumento de casos en relación al año 1980, siendo un 4,7% respectivamente. Y Chile no es la excepción, puesto que en el año 2017 a comparación del año 2003 hubo un incremento de un 6% a un 10% de personas que se ven afectadas por esta patología. (img.2)
(img. 1)
(img. 2)
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Dispositivos de detección de niveles de glucosa actuales Actualmente se realiza un monitoreo de los niveles de glucosa mediante el uso de un dispositivo portátil, el hemoglucotest, donde se le extrae al paciente por medio de un pinchazo una muestra de sangre para medir el grado de concentración de glucosa. Sin embargo, este dispositivo solo mide los niveles de glucosa en sangre en el momento que el paciente se realiza el test, por tanto, no es un valor temporal o continuo en el tiempo, por ende, no puede reflejar los cambios importantes de los niveles de la glucosa en la sangre del paciente.
(img 3) El uso de un dispositivo que pudiese medir estos cambios de forma constante, permitiría ahorrar costos médicos y tiempo de espera en los centros de salud, siguiendo la técnica de auto gestionar el cuidado de salud de cada paciente permitiendo monitorear los niveles de glucosa en sangre periódicamente en el tiempo que sea deseado, para así mantener su control y tratamiento. Inclusive, puede ayudar a mejorar los contemporáneos métodos de diagnóstico clínico de la enfermedad y ayudar a la prevención de la misma, ya que muchos pacientes acuden a consulta médica cuando presentan síntomas y la enfermedad ya está presente.
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Lentes de contacto de Google En favor de lograr el propósito del autocuidado, en el año 2014 Google en conjunto con Novartis comenzaron un proyecto, sobre lentes de contacto inteligentes, los cuales son capaces de monitorear biomarcadores en tiempo real lo que podrá facilitar nuevas maneras de monitorear el estado de salud de los individuos. Dichos dispositivos tecnológicos, unidos a materiales biocompatibles e instrumentos inalámbricos facilitarán la tarea a la hora de tomar exámenes, puesto que son métodos no invasivos y muy fiables, reemplazando así los procedimientos que requieren agujas, y todo lo referente a una intervención directa en el cuerpo, el cual puede afectar de una u otra manera su funcionamiento. A pesar de que este proyecto fuese increíblemente innovador y beneficioso en varios ámbitos, fue postergado por 5 años para mejorar el modelo de fabricación del dispositivo y ampliar la investigación respecto a los niveles de glucosa en las secreciones oculares lo que permitirá determinar si son fiables a la hora de ser comparados con los niveles de glucosa en la sangre.
Investigación más reciente y su futuro para la medicina Los dispositivos electrónicos vestibles capaces de monitorear el cuerpo humano en tiempo real pueden proveer nuevas maneras de manejar el estado de salud y el rendimiento de los individuos. Los instrumentos electrónicos estirables y moldeables con la piel, combinados con mecanismos inalámbricos, permiten usar métodos cómodos y no invasivos, reemplazando las agujas, a la hora de realizar exámenes médicos a los pacientes. Dados estos antecedentes, un lente de contacto inteligente es un ejemplo prometedor de la tecnología vestible, la cual puede dar seguimiento a los biomarcadores de las personas. La confiabilidad y estabilidad de los suaves lentes de contacto ha sido estudiado en su extensión con lo cual se han realizado avances muy significativos a la hora de reducir la irritación y maximizar la comodidad del usuario.
3
Es por esto que el 24 de enero de 2018, el instituto de ciencias y tecnologías de Ulsan (UNIST), en conjunto con la Universidad Sungkyunkwan en Corea del sur, hicieron la publicación del artículo “Soft, smart contact lenses with integrations of wireless circuits, glucose sensors, and displays” (suaves lentes de contacto inteligentes con circuitos inalámbricos, sensores de glucosa y pantallas). En el artículo se puede apreciar la investigación, forma de fabricación, funcionamiento y los resultados que se han logrado obtener mediante (Autor Park Jang-Ung) la experimentación con animales, los cuales se han visto expuestos a estos lentes, que por el momento siguen siendo probados en cuanto a funcionamiento se refiere, no obstante, no se ha informado de su implementación en humanos aún, aunque podría ser factible a estas fechas. Aunque este proyecto es bastante similar al diseño anteriormente postergado por google, no se tiene evidencia alguna de influencia sobre esta nueva investigación, por lo que se le atribuye esta reciente iniciativa a los autores e investigadores Park Ji Hun, Kim Joo Hee, Kim So-Yun, Cheong Woon Hyung, Jang Jiuk, Park Young-Geun, Na Kyung Min, Kim Yun-Tae, Heo Jun Hyuk, Lee Chang Young, Lee Jung Heon, Bien Franklin y Park Jang-Ung.
Estos nuevos lentes tienen incorporado un software avanzado, el cual es capaz de funcionar de manera inalámbrica en tiempo real detectando los niveles de glucosa proveniente de las lágrimas. Donde posteriormente los resultados serían anunciados a través de pantallas LED compuestas de nanoestructuras transparentes y flexibles, contribuyendo a tener una visión clara al hacer coincidir los índices de refracción de sus áreas con patrones locales y eliminando la necesidad de portar dispositivos voluminosos adicionales. Otra función importante es la incorporación de un regulador de temperatura, es por esto que el software viene con autorregulación incluida, para así evitar un calentamiento brusco, el cual podría dañar la visión a largo o corto plazo, gracias a esta función integrada se puede mantener la seguridad del paciente. (img 5)
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Los principales efectos adversos que podría causar el lente, los cuales buscan ser eliminados, serán la oclusión de la vista gracias a los dispositivos de detección, los cuales pueden ser oscuros provocando así una disminución en la vista del paciente, o una irritación en los ojos debido al proceso que involucra deformar los dispositivos para que adopten la forma de un lente de contacto, lo cual puede traducirse como una interacción de objetos extraños con el ojo mismo. Para solucionar esto se están creando nanomateriales de conexión inalámbrica y detección de biocomponentes que sean transparentes, para evitar la oclusión de la vista. Al mismo tiempo, se buscan desarrollar dispositivos más pequeños y maleables, para así evitar el fenómeno de pandeo el cual involucra un desplazamiento del material a la forma original que tenía. La comodidad y la estabilidad de dichos lentes de contacto fue estudiada a fondo para minimizar la irritación del ojo y así maximizar el bienestar del paciente. Por lo mismo, la información de las lágrimas del paciente puede ser recolectadas gracias a procesos completamente naturales, tal como la secreción normal y el pestañeo, lo que se usaría para corroborar información sobre la sangre del individuo, tal como el nivel de glucosa, colesterol, potasio y sodio. Gracias al avance del mismo, es posible diagnosticar la diabetes midiendo la glucosa que se encuentra en las lágrimas creando una relación de dicho nivel entre la sangre y la secreción ocular, la cual nos permite calcular un número aproximado de concentración de glucosa que realmente se encuentra en el cuerpo, dejando de lado el método invasivo que involucra sacar una gota de sangre desde el dedo del paciente.
(img 4)
5
La imagen anterior nos muestra el diseño del lente, donde el sensor de la glucosa y el circuito inalámbrico están integrados usando una goma elástica que sirve para interconectar el dispositivo. El concepto principal de los lentes de contacto inteligentes y suaves, es la habilidad de monitorear la salud del paciente de manera remota (como se ha dicho, el nivel de glucosa en la sangre). Para las operaciones inalámbricas se usa la antena y el rectificador a la hora de transmitir la información. El rectificador, compuesto de diodos semiconductores y un capacitor, tiene la antena integrada para convertir la corriente alterna a una corriente continua, lo cual permite activar el led. Estructuras híbridas (que poseen islotes mecánicos y reforzados, junto a una carcasa elástica) se usan para proteger los dispositivos electrónicos de las deformaciones mecánicas que puede sufrir el lente al momento del uso. El rectificador, el led y el sensor se encuentran protegidos en dicha estructura. La antena, por su parte se encuentra en la región elástica, la cual está compuesta por un elastómero de silicona, un material comercial usado en la mayoría de los lentes de contacto comunes y corrientes.
Para comprobar el correcto y buen funcionamiento de los lentes de contacto se realizaron pruebas in vivo en conejos blancos machos de Nueva Zelanda, demostrando un funcionamiento confiable sin efectos adversos o contraproducentes aparentes, lo que significa que la investigación va por buen camino y convierte a los lentes de contacto en una posible nueva herramienta que tendrá el objetivo de mejorar la calidad de vida y el pronóstico de la enfermedad para los pacientes que padecen diabetes mellitus (3)
(img 6)
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Conclusión: La implementación de estos lentes de contacto proporcionará la posibilidad a cada paciente de obtener una lectura precisa y en tiempo real de la cantidad de los niveles de glucosa en sangre, lo que es esencial para quienes padecen de diabetes puedan estar pendientes de sus hábitos alimenticios, estilos de vida y toma de medicamentos en todo momento e igualmente para quienes no padecen la enfermedad mantengan sus niveles de glucosa en rangos normales previniendo su aparición. Los lentes permitirían que los pacientes tengan en la palma de la mano sus resultados sin necesidad de puncionar su dedo constantemente. Colocar este dispositivo a la venta y a disposición de las personas disminuiría las listas de espera para la toma de exámenes, permitiría ahorrar insumos médicos y costos monetarios para el tratamiento de la enfermedad si se logra prevenir. Además, al otorgar un autocuidado más tecnológico, rápido, en tiempo real y en todo momento disminuiría notablemente la prevalencia e incidencia de diabetes, siendo un plus para las estrategias preventivas que existen en el presente lo que revolucionaria la medicina, ya que también podría utilizarse para otras mediciones.
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A UN PASO DE LA CIENCIA FICCIÓN
2
INDICE ABSTRACT PROBLEMA INTRODUCCIÓN BENEFICIOS Y RIESGOS IMPACTO FUTURO DE ETICA CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA
4 5 6 11 15 18 19
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ABSTRACT Cada dĂa el progreso
del hombre acrecienta su velocidad en forma exponencial, lo que ha llevado a avances innovadores que impactan a una sociedad que no se alcanza a adaptar a tiempo. Un ejemplo
evidente de esto es lo que podrĂa generar Neuralink. Este es un proyecto de Elon Musk que busca sincronizar la mente humana con la Inteligencia Artificial (IA), con el fin de potenciar nuestras capacidades. Sin embargo, esto que parece tener 4
un impacto positivo en el hombre, cuestiona los límites del ser humano, cambiando los paradigmas de lo que es natural, ético y esencial de la raza humana. Por ello, para que la sociedad acoja este tipo de
PROBLEMA Uno de los inventos
que han ayudado a los humanos son las prótesis, ya que permiten una vida más llevadera a quienes han perdido alguna extremidad. Sin embargo, si bien la funcionalidad de estas prótesis es bastante buena, no es capaz de suplir completamente a la extremidad natural. No obstante, se están
proyectos, se deben crear nuevas legislaciones que regulen estas innovaciones para que sigamos manteniendo la esencia humana y no nos convirtamos en robots.
desarrollando tecnologías que aumentan el control que tiene el individuo frente a su prótesis, mediante el uso de brazos o piernas robóticas controladas por un computador. Además, se está buscando el medio para poder controlar las prótesis con sólo pensarlo. Es aquí donde Neuralink entra en juego.
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INTRODUCCIÓN La
búsqueda del progreso es un componente que ha acompañado al hombre a lo largo de toda la historia. Sin embargo, la velocidad del progreso ha crecido exponencialmente: existen estudios que demuestran que el avance tecnológico humano ha sufrido un enorme progreso, explicando que en la antigüedad el rango de años que transcurrían entre grandes avances tecnológicos eran muchísimos, pero que con el pasar de los años ese rango ha ido disminuyendo notablemente, y actualmente varía
en un rango cercano a los dos años aproximadamente.
A raíz de esto, surgió la necesidad de investigar acerca de cómo estos avances han ido afectando al ámbito de la medicina en el mundo, y en esta búsqueda encontramos un avance impulsado por el físico, inversionista y magnate Elon Musk, co-fundador de grandes empresas innovadoras como Paypal, Tesla motors y SpaceX, denominado Neuralink. (Kaufmann &
Moynihan, 2007)
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Objetivo
Ayudar a personas con una amplia gama de trastornos clínicos, como por ejemplo individuos que utilizan prótesis, sintetizadores de voz u otra variedad de enfermedades relacionadas con el sistema nervioso. El objetivo es que logren manejar estos dispositivos eléctricos de forma autónoma y mediante su propio sistema nervioso.
Sin embargo, Musk tiene un objetivo más ambicioso: lograr una simbiosis, una sincronización entre la inteligencia artificial y la nuestra, para poder controlar toda la tecnología con sólo pensarlo.
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Origen
Neuralink
Corp (su verdadero nombre) es una empresa fundada por Elon Musk, Max Hodak , Tim Hanson, Tim Gardner, Vanessa Tolosa, Ben Rapoport , Paul Merolla, Dongjin Seo y Phillip Sabes; en julio de 2016, en San Francisco, California.
Sus
verdaderos orígenes se remontan a 2001, cuando Pedram Mosehni y Randolph Nudo crearon la startup Neuralink, con el objetivo de tratar lesiones cerebrales con
insertando un chip en el cerebro. Tuvieron grandes avances, pero en 2016 estaban casi sin fondos. Allí es cuando llega Elon Musk y compra la empresa, sin que ellos sepan quién era el comprador. Lo particular de este proyecto, a diferencia de otros, es que recién está comenzando, hasta el punto que en julio de 2019 Musk publicó, en conjunto con Neuralink, el “papel en blanco” con la explicación de los resultados que han obtenido, sus objetivos y cómo esperan obtenerlos.
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Funcionamiento
Lo
que Neuralink realiza es sincronizar el cerebro con un software para poder potenciar las capacidades que tenemos como especie. Para ello, crearon un robot que inserta, en nuestro cerebro, miles de cables de muy pequeño calibre que tienen miles de electrodos en sus extremos. Cada uno de ellos es capaz de captar los impulsos nerviosos intrínsecos del cerebro y enviar esta información a un sistema externo. Para ello, se inserta una especie de “puerto USB” detrás de la oreja, para poder comunicar estos electrodos con una computadora y que esta analice los datos y los interprete. De este modo, ya se pueden mover prótesis robóticas con sólo pensarlo. Además, se espera que en un futuro cercano la comunicación sea con un 9
software instalado en los celulares, por lo que se podrán controlar con sólo pensarlo. Es más, el objetivo final que tiene Neurolink es poder conectar el cerebro humano con internet, y así poder descargar nuestros pensamientos. Sin duda, este proyecto representa un nuevo horizonte de innovación, por lo que tendremos que enfrentar desafíos éticos y morales para determinar hasta qué punto el hombre puede manipular su naturaleza sin dejar de lado nuestra esencia. (Yuste, 2017)
Equipo innovador: El principal inspirador de este proyecto es Elon Musk. Además, hay varias empresas que están trabajando para Neuralink para llevar a cabo este proyecto, como lo son Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Berkeley Marvell Nanofabrication Laboratory, Berkeley Wireless Research Center (BWRC) y Stanford Nanofabrication Facility. (Musk &
Hodak, 2016)
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BENEFICIOS Y RIESGOS Usos del proyecto Neuralink
A rasgos generales, la interfaz cerebro-ordenador (BCI) conectaría nuestras neuronas a receptores inalámbricos que podrían traducir la información digital que reciben en una forma que nuestras neuronas podrían utilizar. Con ello, nos permitiría controlar máquinas con nuestra mente e incluso comunicarnos neuralmente con ordenadores. Otro uso que se le podría dar, es que le permitiría al hombre comunicarse
instantáneamente con cualquier persona en el mundo usando sólo su mente. Es más, es posible que varias personas a la vez se conecten entre sí, compartiendo conocimiento a una velocidad nunca antes lograda. Esto resolvería todos los problemas de comunicación que hay entre las personas, y potenciaría la capacidad de trabajar en equipo para formar nuevo conocimiento. (Benedikter & Fathi)
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Efecto en educación y capacidad mental
El
chip servirá para aumentar y actualizar la capacidad del cerebro humano de tener una maravillosa habilidad para memorizar, incluso para instalar, descargar y acceder a ciertos programas informáticos. Por consiguiente, también cambiaría la forma en que la gente aprende. Cuando todas las personas en el mundo ya hayan implantado el chip Neuralink en su cerebro, tendrán una habilidad de memorización muy fuerte, los llevaría a leer libros más rápido y optimizaría el método de aprendizaje drásticamente.
Podrían leer muchos libros en poco tiempo. No sólo serán capaces de leer rápido, sino también de memorizar todo el material sin inconvenientes. Cuando hay material nuevo que es dado por el maestro en la clase, ellos podrán entender y recordar toda la información. La siguiente habilidad, es que la gente aprendería todo a través de la descarga del material necesario y “guardarlo” en el almacenamiento de su cerebro. Por lo tanto, si hay libros en línea que se dan a la gente como su fuente para aprender, no necesitarán tenerlos en copia impresa, ni siquiera necesitarán leerlos a través de una computadora portátil o un teléfono inteligente.
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Parece
genial tener un chip implantado en nuestro cerebro. Sin embargo, entre todas las ventajas que tendríamos, también hay algunas desventajas que se producirían si esto realmente se aplicara a las personas en el mundo.
La
primera es que, por supuesto, será difícil para profesores realizar un examen de libro cerrado. Probablemente ya ni habrá, ya que los estudiantes pueden ver fácilmente el libro que ha sido instalado en su cerebro, y pueden abrirlo durante el examen sin que el profesor lo capte. Por lo tanto, este tipo de examen sería ineficaz y cambiaría todo el método de enseñanza. Además, se dice que el chip es capaz de aumentar la capacidad de los humanos para memorizar, pero ¿cómo probarlo? El ser humano será capaz de leer cualquier cosa,
googleando simplemente respuesta necesaria cuando enfrentan a una prueba.
la se
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La segunda desventaja es que dicho chip tiene el potencial de disminuir el trabajo de la versión biológica del cerebro. Cuando los humanos pueden fácilmente tener el conocimiento del mundo en su mente al instalarlo, descargarlo y guardarlo en su memoria cerebral, los humanos se volverían perezosos para aprender acerca de todas esas cosas, lo serían al momento de memorizar. El peor de los casos es que lleguemos a dejar de usar nuestro cerebro biológico, solo dependiendo del chip implantado, lo que llevaría a la disminución del sistema cerebral.
Como
sabemos, toda parte de nuestro cuerpo, si no lo usamos o movemos constantemente, se degenera. Por ejemplo, cuando no hacemos ejercicio, contraemos muchas enfermedades relacionadas con nuestros huesos. Lo mismo le sucederá a nuestro cerebro, cuando no haga el ejercicio que acostumbraba a aprender, a memorizar y a pensar, es probable que surjan nuevas enfermedades de degeneración a nivel cerebral, y las ya existentes se produzcan a edades mucho más tempranas. (Gritten,
2019).
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IMPACTO FUTURO EN DERECHOS HUMANOS En el último tiempo ha existido un enorme aumento en el impacto de la inteligencia artificial en la sociedad. Expertos en computación nos advierten que el impacto llegará mucho más allá de lo que la ingeniería y tecnología actual nos pueden entregar. Sin embargo, es la ingeniería y tecnología de hoy en día la que nos permite pronosticar en cuánto tiempo la innovación de esta revolucionará a algún sector, o incluso toda la sociedad. Frente a esto, y dada la velocidad que ha tomado esta innovación, estamos obligados a preocuparnos de todas las implicancias que esta puede conllevar y, por supuesto, los derechos humanos no son la excepción. La tecnología digital en el siglo XXI marcó el comienzo de lo que mucho 15
llaman “edad dorada de la vigilancia”, no solo para países u organizaciones, sino que también a nivel individual. Es de conocimiento popular que las organizaciones a nivel mundial tienen acceso a enormes cantidades de información generada por mil millones de personas directamente desde sus manos y bolsillos.
Con
el desarrollo del multiuso de los teléfonos celulares, además de otras plataformas, incluyendo cientos de satélites de alta resolución, ha emergido una supervigilancia ubicua. (Phillips,
2017)
Son variadas y numerosas las implicaciones éticas que genera el desarrollo y aplicación de tecnologías como Neuralink. En primer lugar, al “instalar” estas tecnologías que unen lo que es máquina y humano, ¿dónde se traza la línea que define si es que uno sigue siendo humano propiamente tal?. ¿Cómo se diferencia entre un robot con rasgos humanos y un humano con rasgos robóticos? Esta pregunta trae consigo una serie de debates sobre si este tipo de tecnología debería estar disponible para las personas; lo que nos obliga 16
a resolver estas incógnitas antes de aprobar el uso de estas tecnologías.
(Livingstone & Risse, 2019)
Abarcar
los derechos humanos desde esta perspectiva resulta complejo, debido a que el significado de humanidad cambia totalmente. La pregunta clave es si se debe juzgar de la misma forma a una persona que posee esta tecnología con una que no la posee. Para poder responder esta pregunta se deben llevar a cabo legislaciones que entreguen límites sobre la influencia que Neuralink, o cualquier otra tecnologia, ejerce sobre los principios básicos que definen a un ser humano, tales como, las emociones y la inteligencia. Por último, se debe reflexionar sobre los posibles abusos que se pueden llevar a cabo con tales tecnologías, ya que les entrega mucho poder a quienes las controlan. (RD, 2012) 17
CONCLUSIÓN Si bien el avance de la tecnología ha ayudado en gran medida al progreso del ser humano como especie, es posible que estemos llegando a un punto que no debemos pasar. Si queremos seguir como especie humana propiamente tal, quizás debamos frenar el progreso, puesto que esto podría generar desigualdades sociales nunca antes vistas. Imagínese que, al mismo tiempo, van a haber personas que absorban la información de un libro instantáneamente por la ayuda de la tecnología, mientras que un gran porcentaje seguirá siendo
analfabeta. La implementación de estas tecnologías debe ser regulada y mediada teniendo en cuenta el límite que define qué es ser humano y que es máquina. A pesar de que el avance tecnológico pueda ser un peligro para la humanidad, hay que considerar el impacto positivo que pueden generar, tales como permitir que una persona con algún tipo de deshabilidad tenga una mejor calidad de vida. Teniendo ambos puntos de vista en cuenta podemos llegar a la conclusión de que la instauración de estas tecnologías en nuestras vidas es inevitable, pero debe ser regulada e implementada teniendo en cuenta los principios que nos definen como seres humanos.
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BIBLIOGRAFÍA • • • • • • • •
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conclusiรณn de que la instaura
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Fabiana Cรกceres Martha Llanos Macarena Morales Vicente Moreno Javiera Romo 1
Abstract………………………………………………………………….
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Introducción…………………………………………………………….. 4 Desarrollo……………………………………………………………….. Parkinson.………………………………………………………. 5 Degeneración axonal e importancia de la mitocondria…….. 6 Relación mitocondria - necroptosis…………………………... 7 Efecto RIPK-1 en la necroptosis……………………………… 8 Evidencia experimental………………………………………... 9 Conclusión……………………………………………………………… . 10 Referencias……………………………………………………………… 11
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La enfermedad de Parkinson corresponde a una enfermedad neurodegenerativa común a nivel mundial, en la que destaca la participación de la mitocondria, ya que el mal funcionamiento de esta, libera sustancias que gatillan la degeneración axonal, llevado a cabo por un mecanismo de muerte celular programada llamado necroptosis. Recientemente se ha descubierto que inhibir este mecanismo de muerte celular mediante la necrostatina-1s, se disminuye el avance de la neurodegeneración, como también se logra una mejora en el funcionamiento motor provocado por esta enfermedad. Las investigaciones en base a este tema podrían llevar en un futuro a constituir un blanco terapéutico para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson y otras enfermedades neurodegenerativas. Palabras claves: Parkinson, Degeneración axonal, Mitocondria, Necroptosis.
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El envejecimiento constituye el principal factor de riesgo para el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas en el adulto mayor. Este tipo de enfermedades afectan funciones fundamentales del cuerpo. Una de las patologías más incidentes dentro de este grupo etario corresponde al Parkinson. A nivel mundial, esta enfermedad afecta a cerca de cuatro millones de personas y se espera en los próximos años un aumento significativo en el número de afectados, debido al aumento de la esperanza de vida. En Chile, la enfermedad de Parkinson afecta aproximadamente a 40.000 personas, según cálculos estimativos, lo que significa una prevalencia del 1-2% en adultos mayores de 65 años, y de un 3-5% en individuos mayores de 85 años. Esta patología consiste en una falla del sistema nervioso, la cual afecta principalmente el movimiento. Los síntomas van aumentando gradualmente, inicialmente se visualizan temblores en los miembros superiores, que a medida que avanzan van dominando los miembros inferiores, así como también los movimientos del habla y la rigidez en la musculatura. El padecimiento de Parkinson depende tanto de factores genéticos como de factores ambientales. La falla del sistema nervioso en esta enfermedad, es provocada por una disminución de neuronas dopaminérgicas de la sustancia nigra pars compacta, cuyos axones liberan dopamina en la zona estriada del cerebro, y su deficiencia, sería un importante desencadenante de las distintas enfermedades neurodegenerativas. Las neuronas en el cuerpo humano pueden medir desde menos de 0,1 milímetros hasta 1,5 metros, siendo esta variedad de longitudes un factor de riesgo para su daño, estableciendo la degeneración axonal como un principal factor desencadenante de las enfermedades neurodegenerativas. En éstas se incluyen, el Alzheimer, Parkinson, esclerosis lateral amiotrófica, entre otras. Mucho se ha investigado sobre los eventos celulares y factores que generan la degeneración axonal, no así el mecanismo complejo de secuencias que generan señales para activar a ésta. En estudios recientes sobre este tema se ha descubierto que la necroptosis es un factor que predispone la degeneración axonal, la cual es una forma de muerte celular programada, que es activada por distintas vías moleculares debido a una disfunción de la mitocondria. Por tanto, inhibir la necroptosis, en alguna etapa de su ruta de acción, constituirá un blanco terapéutico para condiciones neurodegenerativas, en especial la enfermedad de Parkinson. 4
EL PARKINSON La enfermedad de Parkinson es un proceso neurodegenerativo progresivo. Esta produce una desaparición progresiva de las neuronas dopaminérgicas del sistema nigroestriado. La degeneración axonal de las células explica la disminución de la dopamina y la alteración en la transmisión dopaminérgica. La evolución de esta enfermedad genera un deterioro cognitivo leve en las personas que la padecen. Entre los tratamientos actuales de esta enfermedad existen: antidepresivos, medicamentos que incrementan la concentración de dopamina, y en general, todo tipo de técnicas que ayuden a controlar los sistemas motores y no motores que conlleva esta enfermedad. Sin embargo, poco se ha hablado de una forma de detener/inhibir el desarrollo y avance de esta enfermedad. Es por eso, que mediante variados análisis y estudios que se han realizado tanto en Centro de Biología Integrativa de la Universidad Mayor de Chile como en otros laboratorios alrededor del mundo, se ha buscado la posibilidad de encontrar un nuevo tratamiento para la enfermedad del Parkinson, utilizando la inhibición del mecanismo de necroptosis, siendo este una nueva innovación para la medicina del futuro.
(Ilustración de la comparación de un cerebro normal con otro que padece Parkinson. Obtenida de ¨EL PAIS. Día mundial del Parkinson para desmentir los mitos de la enfermedad¨) 5
Degeneración axonal e importancia de la mitocondria La degeneración axonal es un proceso que puede ser gatillado por estímulos mecánicos, metabólicos, infecciosos, tóxicos, hereditarios y por estrés inflamatorio. Esta comienza de manera distal hasta llegar al soma de la célula. La mitocondria axonal tiene una relación fundamental en este proceso, y entre sus funciones se encarga de la regulación bioenergética del metabolismo de Especies de Oxígeno Reactivo(ROS) y la homeostasis de Ca+2. El axón tiene un papel importante dentro del mantenimiento de mitocondrias funcionales, como lo es la mantención de la forma alargada de la mitocondria para asegurar el correcto transporte de cargos por el axón. Relacionado a esto, debe existir un correcto transporte anterógrado y retrogrado para el óptimo funcionamiento de este organelo. Un ejemplo de la importancia de esto, es que en las enfermedades neurodegenerativas, al fallar este transporte, la mitocondria se ve afectada, produciendo un aumento de ROS, disminución de ATP, y el aumento de Ca+2, que son sustancias gatillantes de la degeneración axonal. Es por esto que los defectos de la mitocondria son un factor prevalente en las enfermedades neurodegenerativas (Court, Coleman, 2012). Una vez clara la importancia de la mitocondria es importante destacar que la serie de reacciones ocurridas durante la activación de la necroptosis va acompañada de la activación de la vía autofágica (Chavez-Valdez et al., 2012). Y este hecho está en estrecha relación con la enfermedad del Parkinson, ya que es común en esta y en otras enfermedades neurodegenerativas ocurra una desregularización de la autofagia, lo que da como resultado la acumulación de proteínas y organelos defectuosos, como por ejemplo, la mitocondria (Banerjee et al. 2010).
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Relación mitocondria necroptosis
Posterior a una lesión axonal, la mitocondria sufre una serie de alteraciones vinculadas con la necroptosis que conllevan a su fragmentación. Este mecanismo de muerte celular programada dentro de su serie de reacciones, conlleva la formación del necrosoma, que tiene entre sus componentes la proteína Dinamina-1(Drp1) la cual regula la fisión mitocondrial. Se cree que el necrosoma se transloca hacia las membranas asociadas a mitocondria (MAM’s), y aquí es donde inicia el proceso necroptótico con la alteración de la morfología de la mitocondria y posterior a esta la fragmentación mitocondrial. En estudios realizados al inhibir tanto proteínas que activan la ruta de la necroptosis como Drp-1 se observó que la inhibición de estas contribuiría en una medida similar a la protección axonal, lo que evidenciaría que pertenecen a la misma ruta metabólica. Por lo tanto la fragmentación mitocondrial es un evento activado por la necroptosis y con esta la degeneración axonal que caracteriza a la enfermedad de Parkinson (Arrázola, et. al, 2019).
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Efecto de la RIPK1 en la necroptosis La necroptosis se basa en un complejo mecanismo de reacciones, comúnmente referido como “cascada de reacciones”. Este mecanismo de muerte celular se desencadena por una disfunción a nivel mitocondrial, la cual en una célula correctamente funcional, se ve mantenida por la proteína Atrofia óptica tipo 1 (OPA1), por lo que la deficiencia o mutación de esta genera una inestabilidad de estas mismas, y su posterior fragmentación. De esta manera el contenido intracelular de las mitocondrias, como lo es una alta cantidad de ROS será liberado al citoplasma celular, activando así a dos enzimas: Receptor-interacting serine/threonine-protein kinase 1 (RIPK1) y Receptor-interacting serine/threonine-protein kinase 3 (RIPK3) que formarán un complejo llamado necrosoma, el cual terminará por activar a la molécula desencadenante de la necroptosis: MLKL (Mixed lineage kinase domain like pseudokinase) (Iannielli, et. al, 2018).
(Ilustración de la ruta de la necroptosis. Obtenida desde “Pharmacological Inhibition of Necroptosis Protects from Dopaminergic Neuronal Cell Death in Parkinson's Disease Models por Iannielli et. al.)
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Evidencia experimental del efecto de la inhibición de la ruta de la necroptosis: Uno de los estudios para analizar la influencia de la necroptosis en la coordinación motora fue realizado en el Centro de Biología Integrativa de la Universidad Mayor de Chile. Para esto se utilizaron ratones a los que se les inyectó 6- hidroxidopamina (6-OHDA), el cual es un neurotóxico que se ocupa como modelo para el Parkinson, pues logra generar parte de los efectos de esta enfermedad. De esto se obtuvo como resultado que aquellos animales inyectados con 6-OHDA tuvieron una decadencia del 40% en sus movimientos motores en comparación con el grupo control. Por otro lado, al establecer una deficiencia de MLKL y RIPK3 genera una recuperación de la capacidad motora. Evidenciando así la relación entre la ruta de la necroptosis y la enfermedad de Parkinson. En el mismo estudio se utilizó Necrostatina-1(nec-1s) que es una sustancia que bloquea la ruta de la necroptosis al inhibir RIPK1, esta se administró por siete días a ratones inyectados anteriormente con 6-OHDA, dando como resultado una protección de los axones de la sustancia nigra al estriado, así como también una reducción de la dificultad de movimiento en la pata delantera en ratones administrados con nec-1 a los 3 días de la inyección con OHDA. Por lo tanto la utilización de nec-1s tiene un efecto positivo para detener el avance de la degeneración axonal.
(Ilustración al administrar 6-OHDA e inhibir RIPK3, más el grupo control. Obtenida The necroptosis machinery mediates axonal degeneration in a model of Parkinson disease por Oñate Maritza).
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CONCLUSIÓN
Conclusión
En la enfermedad de Parkinson, es un hecho que tanto la mitocondria como su funcionamiento y relación con la necroptosis, están en estrecha relación con esta patología. Las mitocondrias actúan regulando procesos energéticos como la homeostasis del calcio y la generación de especies reactivas de oxígeno, estas sustancias al estar en concentraciones anormales en la célula, producto de la desregularización de la homeostasis colaboran en la degeneración axonal propia del Parkinson. A su vez, la necroptosis está involucrada en esta degeneración, por lo tanto su inhibición a nivel molecular no solo retrasa dicho proceso, sino que también retrasa la pérdida progresiva de las funciones eléctricas del nervio luego de ser dañado. El conocimiento de esta cadena de vías subcelulares, y su posterior inhibición mediante la necrostatina-1s, constituye un potencial tratamiento para tratar la enfermedad de Parkinson, constituyendo una vía integrativa alternativa para inhibir el desarrollo de esta enfermedad neurodegenerativa cada vez más frecuente en la población actual. Por lo tanto, se puede concluir que si esta inhibición de la necroptosis logra ser efectuada correctamente en humanos constituirá una importante avance e innovación en el área de la medicina, pues no sería solo una forma de curar o mejorar la enfermedad ya iniciada, sino que además constituirá una medicina un tipo de medicina preventiva, siendo así una enfermedad con mayor potencial de recuperación y sanación.
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C O M P E T E N C I A S
T E C N O L Ó G I C A S
Desalinización de Agua Lo que se viene en medicina
Imagen 1. Agua potable (Olichel, 2019)
Sebastián Berríos Paula Hernández Cristóbal Núñez Fernanda Ramirez
DESALINIZACIÓN DE AGUA
)
2019
Abstract El agua es uno de los compuestos más abundantes de nuestro planeta, cubriendo alrededor de tres cuartos de la superficie terrestre, siendo el único compuesto disponible en estado sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo, actualmente alrededor del mundo se está pasando por una crisis a gran escala en lo que a su disponibilidad se refiere. Diversas ONG’s han advertido eso los datos que estas aportan llegan a ser abrumadores. Por otro lado, las consecuencias que este problema atañe abarcan diversas aristas en la sociedad. Pero, pesar de lo difícil que pueda verse este panorama, actualmente se han desarrollado métodos para ayudar a solucionar este problema, la desalinización del mar. Este proceso que surgió por primera vez en Israel en el año 1960 y desde entonces no ha parado de ir innovando para mejorar su rendimiento y el alcance que esta tecnología pueda tener, siendo sus avances en el tiempo hechos a pasos agigantados en materia económica y no toda la que existe está disponible para el consumo de los seres ¿Te has preguntado de dónde viene el agua que tomas?, ¿a dónde va tecnológica. humanos: el 97 % es salada, el 2 % está congelada y apenas el 1 % después de que la usas?, ¿cómo vive la gente que no puede acceder fluye como agua dulce bajo la tierra o sobre ésta En el transcurso y desarrollo del presente documento pasaremos por distintas formas en al agua fácilmente? las que se ha implementado el proceso de desalinización, sus beneficios y diversos temas que El agua es casi tan antigua como el planeta, y a pesar de que de lejos están estrechamente condeeleste agua y su propia desalinización. la Tierra se ve verdeazulada yrelacionados parece un lugar pleno elemento,
¿Cuál es
el problema?
Figura 1. El en elen mundo (BID, 2015) Figura 1.agua El agua el mundo
75 %
70 % es hielo
del planeta Tierra está cubierto de agua de este 75 % el:
97,5 %
es de océano Fuente: www.unwater.org.
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Imagen 2. Clean Water Program (CPR, 2019)
Del total de agua dulce en el mundo
1%
2,5 %
es agua dulce
29 %
pertenece a aguas subterráneas
corre por las cuencas hidrográficas en forma de rios y lagos.
70 %
para irrigación
20 %
para la industria
10 %
para uso doméstico
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Crisis del Agua La crisis del agua es un concepto hace poco acuñado al déficit de este recurso en zonas geográficas que no era usual su falta, y esto ha estado ocurriendo en todas partes del mundo. Del 100% de agua que existe en la Tierra, sólo un 3% corresponde a agua dulce. En otras palabras, el 97% del agua que existe no puede ser consumida por humanos. Y de ese 3%, un 2,997% está en glaciares y en niveles subterráneos, por lo que sólo un 0,003% es accesible para consumo humano, por lo que es necesario tomar medidas en el cuidado de este recurso tan escaso y esencial para la vida. Es estimado que la sexta parte de la población mundial no tiene acceso a agua potable, así no teniendo servicios básicos para su higiene y nutrición. La ONU ha estado tomando medidas para mejorar el cuidado del agua desde 1977 hasta la actualidad, asegurando que en 2010 el agua y su correcto saneamiento son un derecho humano, que cada gobierno debe velar, sin embargo la escasez está provocada mayoritariamente por la masiva
Imagen 4. Agua purificada (Fontenova, 2018)
Imagen 3. Alerta sobre la escasez de agua dulce en la Tierra
contaminación industrial de los cuerpos de agua naturales, tales como los lagos, canales y ríos, muchas veces no controladas por los gobiernos, poniendo en riesgo la salud de poblaciones circundantes. En Chile se estima que la desertificación de nuestro país avanza tres kilómetros al año hacia el sur, comprometiendo actualmente hasta la región del Maule. Existe una gran cantidad de medidas tomadas por órganos como CONAF dentro del país, pero sin embargo no han sido suficientes para detener este panorama que afecta en ámbitos sociales y económicos. Este año se está revisando la posibilidad de generar una carretera hídrica desde el río Biobío hacia el norte, pero está técnica es anticuada e ineficiente por lo que sistemas de regeneración del agua como es la desalinización del agua marina la cual es una solución sotisficada perdurable durante el tiempo para mejorar la situación nacional.
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Ciclo del Agua El agua en la naturaleza está en constante movimiento y va sufriendo constantes cambios de fase. Como el planeta Tierra es un sistema cerrado (donde sólo se intercambia energía con su entorno), la cantidad de agua no varía en el proceso, solo sufre cambios físicos. En la atmósfera encontramos agua en estado gaseoso, que proviene de la evaporación de los océanos, lagos, ríos, etc. Este vapor de agua, cuando disminuye la temperatura, se condensa en gotitas, formando las nubes. Desde estas ocurre la precipitación, donde el agua puede descender en forma de lluvia, nieve o granizo. Una vez toma contacto con la superficie terrestre puede reincorporarse a las distintas masas de agua antes mencionadas o infiltrarse, formando conductos acuíferos subterráneos. Además puede ser incorporada por los seres vivos, para ser utilizada en el
metabolismo y finalmente ser devuelta al ambiente por transpiración, y así seguir con el ciclo biogeoquímico. Por ser este un ciclo, el agua volverá a evaporarse de una u otra manera, dando inicio a un nuevo ciclo.
Figura 2. El ciclo del agua (Vera y Camilloni, s.f.)
Problemas de Salud Asociados al Consumo de Agua Hoy en día el déficit de agua es un problema de salud pública. Considerando las afecciones específicas de cada zona, la esta escasez se puede deber a la restricción del acceso a este recurso, la baja calidad del agua en sí, contaminación de las fuentes, entre otros. La deshidratación es una reducción de la cantidad normal de agua del cuerpo. Algunos de sus síntomas (formas de reconocerla) son resequedad en la boca y en los labios, sed, mareos, debilidad, estreñimiento, disminución en la cantidad de orina producida, cansancio, entre otros; esta podría incluso ser mortal (en caso de superar el 15%). Algunos factores de riesgo son las edades extremas (infantes, niños y adultos mayores), afecciones crónicas y estar expuesto afuera.
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Los infantes y niños pequeños tienen una mayor proporción de volumen hídrico en su cuerpo y pierden más fácilmente fluidos en un ambiente de mayor temperatura, a su vez, no son independientes para consumir la cantidad de agua adecuada. Imagen 5. Jardin de infantes (Novikov, 2016)
Los adultos mayores tienen menor reserva de fluidos, esto acompañado de una disminución de la sensación de sed.
Imagen 6. Hogar de ancianos (Prensa Libre, 2015)
Los pacientes con enfermedades crónicas no monitoreadas o no tratadas adecuadamente aumentan también el peligro; algunos ejemplos son: diabetes, demencia, enfermedades renales, etc.
Imagen 7. Consumo de medicamentos (AS, 2018)
Las personas que trabajan o se ejercitan en el exterior pueden estar expuestos a ambientes calurosos y/o húmedos, esto aumenta la probabilidad deshidratarse, debido a que en con un aire húmedo el sudor no se evapora y no se puede bajar la temperatura corporal correctamente Imagen 8. Deporte en el exterior (freepik, 2019)
La contaminación del agua es un alto factor de riesgo para diversos tipos de enfermedades a nivel mundial. Existen variados ejemplos de contaminación por elementos como: metales pesados (plomo, mercurio, níquel, cobre, cromo), insecticidas, nitratos, etc. a lo largo de la historia. La Organización Mundial de la Salud presenta que “el agua contaminada puede transmitir enfermedades como la diarrea, el cólera, la disentería, la fiebre tifoidea y la poliomielitis. Se calcula que la contaminación del agua potable provoca más de 502 000 muertes por diarrea al año.” (OMS, 2019)
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Pobreza y Escaez de Agua
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escasez de la que se habla es muy peligrosa. Si Actualmente la principal región que las personas (o el país) tienen buena situación presenta escasez de agua son las económica, comprar agua de buena calidad es pertenecientes a lo que hoy conocemos como una opción; pero de no ser así, se pueden ver África. en la obligación de utilizar lo que llamamos Según la ONG “Ayuda en acción”, se agua estancada. Esta agua no tratada puede estima que alrededor de 663 millones de contener distintos tipos de virus y bacterias personas en el mundo viven con escasez de que, como se expuso anteriormente, tambien agua. También entrega ciertas relaciones entre afectan la salud de los individuos. Esto se lo que es la pobreza y esta escasez. acompaña del poco acceso a los tratamientos La principal consecuencia que entrega, requeridos al contraer alguna enfermedad por es que frena el desarrollo económico de los el consumo de agua contaminada. En países en vías de desarrollo. Las diversas conjunto, estas condiciones ponen en riesgo la aristas afectadas van desde ganaderia y integridad de las personas y en algunos casos agricultura, al desarrollo industrial. Para lo incluso sus vidas. que es ganaderia – agricultura, la escasez de Podríamos seguir hablando de las agua limita en extremo e incluso impedir de distintas consecuencias y relaciones que lleno la producción. Ya que ambas existen entre la pobreza o la escasez actividades humanas requieren de miles de económica con la falta de agua. Sin embargo, litros de esta sustancia vital y, por otro lado, para finalizar, debe estar claro que la escasez el hecho de que la industria no se pueda A lo anterior hay que sumarle que el agua no se distribuye equitativamente. deunos agua es mucha algoy en que asentar en estos países conlleva a que deban Es decir, en sitios hay otrosafecta es escasa.transversalmente Cerca de mil millones de personas en el mundo carecen de este recurso y deben recorrer grandes los planos económico, social, sanitario, importar productos, aumentando su deuda distanciasen diariamente para obtenerla. En América Latina, a pesar de que en las últimasentre décadasotros. ha habidoEn una mejora considerable, aún el 10falta % de ladebe consecuencia, esta externa. población (aproximadamente 60 millones de personas) no tiene acceso al agua tenerse en consideración y prestarle la Por otro lado, en lo que a la salud de en su vivienda (Adler, Carmona y Bojalil, 2008). atención las personas se refiere, Figura 2. Disponibilidad de agua dulce Mapa 1. Disponibilidad de agua dulce en el esta en el mundo mundo (BID, 2015)
Disponibilidad de agua
dulce en el mundo
Freshwater availability, cubic en meters per person year, 2007 Disponibilidad de agua dulce, metros cúbicosand porper persona y por año, 2007 Escasez Scarcity
Fuente: www.un.org. 00
Estrés Stress
Vulnerability Vulnerabilidad
1.000 684.000 1,000 1.700 1,700 2.500 2,500 6.000 6,000 15.000 15,000 70.000 70,000 684,000
Datos Datanonotdisponibles avalible
3
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Generalidades de la Desalinización En estas últimas décadas ha existido un desbalance entre la demanda y el suministro de agua a nivel mundial tanto para consumo humano como para la agricultura o las industrias. Esta escasez de agua es predominante en zonas cercanas a aguas salobres o aguas subterráneas que se han ido salinizando con el paso de los años. Ante este tipo de situación aparece el concepto ´Desalinización del agua´. Este proceso consiste en eliminar las sales presentes en el agua, para obtener agua desalinizada, apta para el consumo humano.
Figura 3. Planta desalinizadora
Existen distintos métodos de desalinización, y se dividen en 2 grandes grupos: Desalinización por membranas y Desalinización Térmica. Respecto a la desalinización por membranas, se utiliza una membrana semipermeable que actúa como filtrador de sales y otros contaminantes presentes en el agua. Se usa Osmosis Inversa y Electrodiálisis.
Osmosis Inversa Primero que todo, la osmosis es un suceso natural que ocurre cuando hay 2 soluciones con un disolvente común, pero de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable. Como hay diferencia de concentraciones, el agua tiende a desplazarse desde un lugar de menor concentración, a uno de mayor concentración, logrando una igualdad de condiciones que permiten el equilibrio osmótico. Así ambas soluciones terminarán isotónicas.
Figura 4. Ósmosis (Fontenova, 2018)
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2019 Por su parte, la osmosis inversa, corresponde al suceso artificial en que ocurre una situación similar a la osmosis “normal”, pero donde el desplazamiento de agua es en sentido contrario. Esto debido a la acción de bombas a una presión de hasta 6.900 kPa, eliminando el 99% de impurezas.
Figura 5. Ósmosis inversa (Fontenova, 2018)
La energía necesaria para el proceso, depende de la cantidad de sales en el agua y la pureza esperada. El inconveniente mayor es que el volúmen inicial de agua corresponde, aproximadamente, al triple del volúmen final. A su vez, para optimizar el
funcionamiento del sistema, debe someterse el agua a tratamientos previos y posteriores. El pre tratamiento consiste en una microfiltración y ultrafiltración del agua, junto con un pre tratamiento químico para extender la vida útil de las membranas usadas en la ósmosis. Se emplean: § Ácido Sulfúrico, disminuye el PH. § Inhibidor de Sarro, eleva la solubilidad de carbonatos y sulfatos de magnesio y carbono. § Coagulante y Floculante, permiten la remoción de sólidos en suspensión. § Factor Oxidante, evita el biofouling, es decir, que organismos acuáticos obstruyan las membranas. § Factor Reductor, elimina el impacto negativo del factor oxidante en la membrana. El post tratamiento alude a los últimos procesos a los que el agua debe someterse para ser potable. Esto incluye: § Estabilización química por adición de carbonato de calcio. § Inhibición de la corrosión. § Remineralización. § Desinfección, normalmente con cloro.
Evaporación Relámpago Método de desalinización el que se usa una sucesión de cámaras en donde desalinizar el agua. El agua es introducida en forma de gotas finas en una cámara a presión baja, por debajo de la presión de saturación. Una parte de estas gotas de agua se convierten inmediatamente en vapor de agua, que luego son condensadas, obteniendo agua desalinizada. El agua no vaporizada se introduce en la cámara siguiente, y así sucesivamente, a una presión más baja que
Figura 6. Planta con método de desalinización por evaporación relámpago (Kalogirou, 2015)
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2019 la primera y mediante el mismo proceso de calentamiento, pulverización y evaporación relámpago se obtiene más agua desalada, hasta obtener la cantidad de agua deseada.
Ventajas técnicas 1. La evaporación también se puede utilizar para la producción de biocombustibles. En diferentes etapas de la producción de biocombustibles un fabricante puede necesitar remover un líquido de otro. En tal caso, la evaporación relámpago se puede utilizar para eliminar el más volátil, un líquido que se evapora más fácilmente, desde el resto de la solución. 2. Produce más agua dulce. 3. Debido a sus numerosas etapas se logra un producto (agua) más puro y viable.
4. El agua obtenida es de buena calidad y no es necesario volver a tratarla, no como en la ósmosis inversa. 5. Las plantas desalinizadoras no son construcciones grandes para el almacenamiento, por lo que no afectan tanto el medioambiente.
Ventajas económicas Todavía no se ha determinado si este método es más económico que el método convencional
Tiene un costo muy elevado, por lo cual ha caído en países occidentales debido al alto consumo de energía.
Desalinización por Destilación Existen diferentes métodos de destilación, que pueden clasificarse según dos sistemas fundamentales: procesos térmicos y procesos por compresión. En los procesos térmicos, la energía necesaria se suministra en forma de calor. En el segundo, exclusivamente en forma de trabajo, puesto que el vapor se comprime para obtener la diferencia de temperatura necesaria para el intercambio de calor. En ámbito técnico, puede realizarse llevando el agua a ebullición (destilación de múltiple efecto), o bien impidiendo la ebullición y obteniéndose la evaporación por disminución de
Figura 7. Principio de operación de un sistema de desalinización por destilación (Kalogirou, 2015)
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2019 presión (sistema "flash"). Actualmente entre los métodos de destilación indicados, la destilación "multiflash" es la más utilizada. Corresponde a un procedimiento parecido a la evaporación relámpago, pues se usa una sucesión de cámaras para desalinizar el agua en la que se evapora el agua y se condensa posteriormente. La particularidad es que de esta condensación se libera calor, que servirá para aumentar temperatura de la siguiente cámara y así seguir evaporando agua. Otra diferencia es que el agua es repartida en todas las cámaras inicialmente.
Ventajas técnicas y económicas 1. La innovación en este proceso de destilación acelerada por compresión de vapor es la recuperación de la energía térmica del propio proceso de destilación. 2. Se realiza a través un compresor
centrifugal, lo que trabaja con una eficiencia alta, cerca del 94 %. 3. La capacidad de producción de una 3 planta desaladora va de 1.233 m /día (la unidad más pequeña) hasta 19.136 3 m /día de agua destilada. 4. Es un proceso bajo demanda, así el agua está disponible cuando es necesaria
El costo de producción se estima alrededor de 0.60 US $/m3 en el caso de la planta grande y alrededor de 0,81 US $/m3 para la planta más pequeña, lo que se considera muy bajo.
Valorización de la desalinización Las desventajas relacionadas a los procesos de desalinización se basan en: §
La interrupción del ecosistema, pues se ve interrumpido el ciclo natural de muchos organismos marinos.
§
Introducción de nuevos contaminantes al ambiente que se ve en contacto con el proceso.
Por esto es preciso que los países que utilicen este sistema además de planificar las plantas desaladoras, implementen una política regulatoria para hacer frente a las alteraciones de el o los ecosistemas involucrados y la posible contaminación que conlleva. Cada uno de los procesos que ocupa la desalinización posee una relación directa con distintos compestos químicos que más allá de dejar salmuera luego de haber desalinizado, provocan otros inconvenientes al equilibrio establecido. Por lo anterior es necesario identificar y adoptar medidas que eliminen o reduzcan los “efectos secundarior”. Figura 8. Ventajas y desventajas de la desalinización (APEIS, 2015)
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Tipo de desalinización
Ventajas
Desventajas
Desalinización por membranas
Requiere menos energía. Por cada 2,5 - 3,5 toneladas se obtiene 1 tonelada de agua.
La vida útil de las membranas es limitada, debido a la incrustación de componentes biológicos y químicos. Alta necesidad de aplicar pre y post tratamiento.
Desalinización Térmica
Baja necesidad de realizar pre y post tratamiento. Funcionamiento simple.
Requiere más energía debido a que los iones de sodio y cloro de la sal disuelta en el agua de mar tienen uniones iónicas con las moléculas de agua, las que son muy difíciles de romper. Para lograrlo lo más adecuado sería utilizar calor, esto significa calentar el agua marina hasta evaporar el agua ya libre de sal y condensarla para su consumo. No obstante, elevar la temperatura tiene un costo elevado. Asimismo, la cantidad o volúmen de agua final es considerablemente menor al inicial.
Por destilación: Por cada 5-8 toneladas de agua se obtiene 1 tonelada de agua.
Imagen 9. Agua desalinizada (Romin, 2019)
Evaporación relámpago: Por cada 8-10 toneladas de agua se obtiene 1 tonelada de agua.
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Avances Tecnológicos Para el Futuro Agua Digital El agua digital es un sistema de análisis de datos a través de una recopilación de información en tiempo real, para disminuir el malgasto de agua, mejorar la eficiencia del sistema y su operación. Esto se logra a través de una plataforma integrativa con un software inteligente que analiza los datos recogidos para que después estos sean interpretados por un profesional. Se estima que en 2025, el 80% de las utilidades en las grandes ciudades de países desarrollados y la mitad de las ciudades en países en vias de desarrollo van a tener incorporado en su distribución de agua sistemas de agua digital. La base de agua digital son los sistemas AMI (Advanced Metering Infraestructure) que consisten en un sistema computarizado que recolecta, procesa y analiza datos sobre el uso del agua en una cierta área. La información recolectada ayudaría a generar cobros más precisos e identificar zonas de fugas de agua y así disminuir la pérdida de agua.La información Figura 9. Los benificios de emplear el agua digital (Joshi, 2019) recolectada ayudaría a generar cobros más precisos e identificar zonas de fugas de agua y así disminuir la pérdida de agua. Estos sistemas también generan automáticamente la notificación de estos malfuncionamientos para su reparación generando la mantención preventiva y predictiva de las tuberías. El uso del agua digital requiere una completa digitalización del sistema de tuberías y entrega del agua ya que es necesario incluir sensores en el campo para poder obtener la información sobre la presión, el caudal y la calidad del agua en los puntos clave de distribución que es de vital importancia para controlar la diseminación de patógenos, desinfectantes y sales minerales dañinas para nuestro cuerpo. Imagen 10. Falla en las tuberías (Regn, 2019)
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Tecnología de membranas Los últimos avances más contundentes se han debido al avance en tecnología de membranas y ciencia de materiales. Se espera que las nuevas tecnologías a corto y largo plazo traigan consigo una diminución considerable de los precios para el año 2030. Los avances deberían reducir el consumo energétic (entre 20 y 35%), el costo capital (entre 20 y 30%), incrementar la flexibilidad y confianza en los procesos y reducir considerablemente la producción de concentrado (salmuera) de desecho. Algunos ejemplos son los descritos a continuación.
Membranas nano-estructuradas
Destilación de membranas
Las membranas nano-estructuradas para los procesos de osmosis inversa permitirían un transporte más eficiente, pues las membranas usadas normalmente en esta desalación son de películas de polímeros semipermeables con una matriz de estructura aleatoria sin poros. Debido a la inorganización de estas, el transporte de agua es relativamente ineficiente. En este caso, una membrana con poros facilitaría el transporte de moléculas y aumentaría la productividad. Estas membranas tienen una permeabilidad mucho más específica y con una tasa de contaminación menor. Un elemento que ha provocado gran interés es el grafeno debido a si mayor radio y superficie en comparación a nanotubos y fibras de carbón, complementado con su mayor permeabilidad y rechazo a las sales
En este sistema el vapor es transportado entre una corriente salina “caliente” y una de agua fresca “fría”, ambas separados por una membrana hidrofóbica. El transporte de vapor de agua por los rieles de la membrana depende de la pequeña diferencia de temperatura entre las corrientes. Debido a que el líquido no es permeable a la membrana hidrofóbica, los iones y solutos no volátiles disueltos nos rechazados completamente por la membrana.
Desalación electroquímica Este proceso se basa en la combinación de ultrafiltración permanente, electrodiálisis y electro deionización continua; este conjunto produce agua potable con solo 1,5 kWh por metro cúbico y ya es viable y ocupada en algunas zonas.
Osmosis progresiva
Imagen 11. Planta de osmosis inversa
En el caso de la osmosis progresiva (directa) se utiliza una solución con mayor presión osmótica que el agua salada para separar el agua potable de la original. Este sistema tiene el potencial de reducir la energía para la separación de sales. El nuevo sistema permitiría utilizar las instalaciones de plantas de osmosis inversa y reducir así el costo.
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Conclusiones El agua es un elemento fundamental en la vida de los organismos, no obstante es un recurso natural limitado. Los humanos solo pueden utilizar el 3% del agua que existe para el consumo, pues corresponde al agua dulce. Sin embargo, con las diversas técnicas de desalinización existentes, podremos acceder al 97% restante de la hidrósfera. Así, tendremos herramientas para enfrentar la escasez de agua y sus problemas asociados (enfermedades, sequías, etc) El avance tecnológico que ha tenido este sistema de generación de agua potable ha disminuido su valor y se ha vuelto más eficiente inclusive identificando daños en las tuberías y condiciones de estas. La desalinización en el futuro va a ser indispensable para cualquier estado, la crisis de agua no hace más que avanzar, y cada vez se evidencia más en el mundo; en el caso de Chile un claro ejemplo es la situación de la región de Valparaíso.
Imagen 12. Obtención de agua en el desierto (Acevedo, 2019)
Nuestro país al tener una extensa costa está favorecido para el uso de la tecnología desaladora como abastecimiento. Es por esto que podría seguir implementando plantas específicas para el consumo humano y así abastecer a los sectores más afectados por la sequía que nos alerta. Con esto se solucionarían problemas sanitarios y alimenticios, proporcionando igualmente seguridad a las familias en riesgo. Chile es un país muy vulnerable en cuanto a la sequía y el déficit de agua. Olmué y Petorca se han visto afectados gravemente por la sequía, sobre todo en el área de agricultura. Estas situaciones inciden en la economía de la zona y dejan a las personas sin una fuente segura de agua; en resumen, sin una fuente estable de ingresos acarreando problemas de diversas aristas. La situación nos deja con una idea clara del porqué la desalinización de agua es un tema muy contingente actualmente en muchas áreas.
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1
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2
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ÍNDICE
¨ Abstact ¨ Aspectos generales ¨ ¿Qué es la nanotecnología? ¨ ¿Porque lo utilizamos? ¿Cuáles
son sus ventajas? ¨ Áreas de uso ¨ Nanotecnología en cáncer
¨ Mecanismos de acción ¨ Tipos de nanopartículas para fines terapéuticos
¨ Tipos de cáncer en los que se ha probado ¨ Avances hasta la fecha ¨ Conclusión ¨ Referencias Bibliográficas
Abstract
Palabras
clave:
nanotecnología,
cáncer,
transporte, nano fármacos, efectos secundarios.
El origen de la farmacología remonta desde los inicios del ser humano, ya que este
desde que está en la tierra, ha utilizado
Aspectos generales
diversas sustancias con fines medicinales. En
¿Qué es la nanotecnología?
este último tiempo con el desarrollo de la
La nanotecnología es conocida como
tecnología estos fármacos se han mejorado
el estudio y fabricación de estructuras en
con el fin de disminuir los efectos secundarios
dimensiones de nanómetros. Son todas las
y poder atacar mejor la patología que afecta
herramientas y tecnologías que son utilizadas
al individuo. Para esto, el desarrollo de la
en el campo de la nanociencia.
nanotecnología, ha visto una ventana para
La nanomedicina es considerada una
introducirse en el mundo de la farmacología,
rama de la nanotecnología, que tiene como
con medicamentos que puedan ser dirigidos a
propósito el seguimiento, el control, la
una zona específica la cual esté siendo
construcción, la reparación y la mejora
afectada por alguna enfermedad.
integral de los sistemas biológicos humanos. Produce avances para realizar diagnósticos,
En la actualidad se ha comenzado a desarrollar
distintas
técnicas
de
prevenciones y tratamientos de una gama de enfermedades a nivel molecular y utilizando
nanotecnología, usada como transporte para
la
ciertos tipos de nano fármacos, para los
nanoestructuras para lograr beneficios a la
diversos tipos de cáncer, mejorando así la
salud (Freitas, 2005)
calidad de vida del paciente durante el
ingeniería
de
dispositivos
y
las
tratamiento y con un mejor pronóstico producto de la especificidad de las nanopartículas ya que esta terapia es desarrollada no solo para cada tipo de cáncer si no que es única para cada individuo según
sus necesidades. En este trabajo se expondrá
Figura 1. Liberación de carga controlada. (María
sobre cómo funciona esta terapia y como se
C. Llinás, 2013)
proyecta para los próximos años.
¿Para qué lo utilizamos? ¿Cuáles son sus ventajas?
•
Lesiones
traumáticas
del
SNC
(sistema nervioso central)
Unas de las aplicaciones de la nanotecnología farmacéutica que más resalta es la encapsulación de los fármacos para dar dirección o localización a la suministración de fármacos. (Villafuerte-Robles) Estos sistemas ofrecen una gran cantidad de posibilidades para mejorar la eficiencia y la seguridad de numerosos fármacos. Permite administrar fármacos de
bajo peso molecular y macromolecular de
Figura 2. Tipo de nano puertas utilizables.
manera localizada o dirigida a un tejido de
(María C. Llinás, 2013)
interés. Nos permite el tratamiento de diferentes enfermedades en las que los medicamentos y tratamientos tradicionales no han dado el mejor resultado.
Nanotecnologías en cáncer El cáncer es una de las principales causas de muerte en todo el mundo. Solo en
Su mayor ventaja está dada por su
América del Sur, ocurren 490.515 muertes al
pequeño tamaño que le permite el acceso a
año, siendo más común, en mujeres, el de
diferentes células y moléculas y el uso de
mama (Bray, y otros, 2018). En Chile los
material biodegradable. Entrega fármacos
tumores malignos constituyen a la segunda
con menos efectos secundarios, más
causa de muerte, según los datos de la última
específicos, con concentración efectiva
encuesta de salud nacional en el 2016
menor.
(MINSAL, 2019). Asimismo, en las últimas
Áreas de uso
décadas se ha creado una gran variedad de
La nanotecnología es ampliamente
tratamientos en contra del cancer, con
utilizada en la medicina, en diferentes áreas
distintos mecanismos de función y diferentes
como por ejemplo:
resultados,
lamentablemente
los
•
Oftalmología
tratamientos más frecuentes, son los que
•
Oncología
generan mayor efectos colaterales o incluso
•
Enfermedades neurodegenerativas
muchas veces sin resultados favorables, como
la quimioterapia, cuyo mayor problema es la falta especificidad a la neoplasia (formación anormal de un tejido nuevo de carácter tumoroso), lo cual provoca una serie de efectos tóxicos o nocivos a la salud del individuo, o también la baja solubilidad al agua de medicamentos contra el cáncer que genera
poca
absorción
y
baja
biodisponibilidad del fármaco. Debido a los factores previamente descritos, se ha generado la necesidad de crear distintas alternativas al tratamiento de las neoplasias, una de estas opciones es usar nanopartículas para detectar características específicas del tumor, ya sea un gradiente de pH específico o niveles de expresión de enzimas particulares, para así generar un transporte dirigido a el tumor del respectivo medicamento (Lei Li, 2018). Con la implementación de las nanotecnología en el tratamiento del cáncer se espera reducir todos los efectos colaterales o que podrían causar algún tipo de contraindicación o daño a largo plazo.
Mecanismo de acción La aplicación de la nanotecnología en cáncer es posible debido a las propiedades únicas que nos ofrecen las nanopartículas ya que, por lo general, tienen la capacidad de contener diferentes agentes (químicos o biológicos),
alterar
sus
perfiles
farmacocinéticos, aumentar su concentración en la zona tumoral y reducir su toxicidad, pero sin embargo cada tipo de nanopartícula funciona de una forma en específico. Por otro lado, los tratamientos actuales para combatir el cáncer se basan en la modificación de los linfocitos T de los pacientes para que estos localicen y destruyan las células cancerosas, sin embargo, el cáncer sigue siendo una de las principales caudas de muerte en todo el mundo, ya que la mayoría de los tratamientos generan
múltiples
efectos
colaterales
perjudiciales.
Figura 3. La ilustración esquemática en capas del transporte de drogas por nanopartículas de poli Larginina. (Y.Liyanage, y otros, 2019)
Tipos de nanopartículas terapéuticos
para
fines
Algunas de las nanopartículas más utilizadas para el transporte de fármacos son los liposomas, Micelas, dendrímeros, puntos cuánticos y otras nanopartículas sólidas. Los liposomas son vesículas esféricas conformadas por fosfolípidos anfifilicos y colesterol, que se asocian entre ellas formando bicapas cerradas para encapsular en su interior sustancias acuosas. Como ejemplo de aplicaciones de liposomas en ámbitos farmacéuticos para tratar el cáncer, se conoce la aplicación de doxorubicina como antibiótico que actúa sobre células cancerígenas. (López, 2018) Las micelas son partículas coloidales nanométricas, con forma de esfera que generalmente son ocupadas en la farmacéutica como agentes solubilizantes ya que los fármacos pueden adherirse a las paredes de las micelas o ser encapsulados al interior de esta. Las aplicaciones de estas son de mucha utilidad en el cáncer ya que facilitan una administración prolongada fármacos sobre un tumor, permitiendo cruzar la barrera hematoencefálica. (López, 2018) Los dendrímero son polímeros muy ramificados, los cuales poseen dentro de sus aplicaciones farmacéuticas la catálisis a nano escala, actuar como sensor químico, imitación de la función de las enzimas, encapsulación de moléculas, reconocimiento molecular, agentes de diagnóstico y también como vehículos para el transporte de genes y fármacos. (Gonzale & Muñoz) Los puntos cuánticos son Nano cristales coloidales, los cuales tienen la capacidad de absorber luz blanca y volver a emitirla en cuestión de nanosegundos, por lo cual funcionan como “marcadores” cuánticos para poder detectar la presencia de cáncer.
todo el mundo y el tipo de neoplasia que tiene mayor índice de mortalidad en América Latina, ya que los tratamientos más comunes como la quimioterapia y la radioterapia generalmente
fallan
en
curarlo;
las
nanopartículas en este tipo de cáncer han sido estudiados por Liyanage et al, usando distintos tipos de nanopartículas como vehículos, con una amplia variedad de fármacos,
concluyendo
las
nanopartículas podrían ser una poderosa arma en contra del cáncer de pecho.
Figura 4. Ilustración de nano-plataformas usadas
para el desarrollo de diferentes nano-fármacos y
Avances hasta la fecha:
sistema de transporte usado en el cuidado clínico del cáncer. (Klochkov SG, 2019)
que
El uso de nanotecnología para el transporte de fármacos tiene grandes
beneficios ya que mejora la eficacia del
Tipos de cáncer en los que se ha probado
fármaco y disminuye los efectos adversos. Este tipo de medicamentos ha sido de gran
utilidad para el tratamiento de cáncer. El La tecnología de las nanopartículas ha
problema que presenta la quimioterapia
sido ampliamente utilizada en varias
convencional para el tratamiento de cáncer es
problemáticas relacionadas con salud. En el
que existe una gran variedad de agentes
caso del cáncer, la tecnología de transporte
patógenos y distintos tipos de tumores, por lo
de fármacos mediante nanopartículas ha sido
que establecer un solo tratamiento para curar
usada en una gran variedad de tipos de
esta enfermedad resulta imposible, así es
tumores malignos, mostrando resultados
como
prometedores, como por ejemplo en el
tratamientos específicos para cada tipo de
cáncer de ovario, de próstata (López-Dávila,
tumores y que ataque solamente a las células
Seifalian, & Loizidou, 2012) y de mama.
enfermas
surge
la
necesidad
de
crear
El cáncer de mama, como ya se
En el año 2000 el gobierno de Estados
mencionó, es el más común en mujeres de
Unidos anunció que iba a invertir 475 millones
de
Dólares
en
investigación
sobre
Conclusión
nanotecnología (International Agency for Research on Cancer). Al
día
de
Los fármacos transportados por nanopartículas corresponden a uno de los
hoy
se
utilizan
campos de la ciencia que más rápido ha
principalmente nanopartículas sensibles a pH,
avanzado en el último tiempo ya que como
temperatura, reacciones redox, luz, campos
revisamos anteriormente, es una de las
magnéticos y enzimas. Cada una de estas
herramientas más prometedoras para poder
posibilidades de nanopartículas van a ser
combatir a una de las enfermedades que más
utilizadas según el tipo de cáncer que ser
muertes provocan a lo largo del año, el
requiere atacar.
cáncer. Esto queda demostrado en que cada
El laboratorio que lleva la delantera a
vez se están desarrollando una mayor
nivel mundial en esta materia al día de hoy es
cantidad nanopartículas con diferentes usos
la cadena norteamericana Jackson Labs. los
ya que en un comienzo solo se sintetizaron
cuales tienen sedes a lo largo de Estados
nanopartículas con el fin de que ayudaran en
Unidos y los pacientes pueden enviar sus
los tratamientos de pacientes con cáncer sin
diagnósticos para que se ejecuten los
provocar una gran cantidad de afectos
fármacos según sean las necesidades de cada
adversos o daños colaterales, pero como el
persona.
uso de éstas han obtenido resultados tan
prometedores, se ha seguido trabajando con ellas.
Por otro lado, a la fecha cada vez se le
está tomando un mayor peso al uso de
nanopartículas como transportadoras de
Figura 5. The Jackson Laboratory
fármacos, ya que promete ser una posible solución para combatir al cáncer, lo cual se ve reflejado en que cada vez más laboratorios en los distintos países invierten más recursos humanos y recursos económicos para poder
Figura 6. The Jackson Labs
desarrollar más nanopartículas, llegando incluso a desarrollar fármacos personalizados para cada persona dependiendo de sus necesidades.
nanopartículas capaces de ayudarnos en el
Sin duda, las nanopartículas van
diagnóstico de cáncer, tales como los puntos
tomando cada vez más fuerza como
cuánticos, y otras que nos ayudan a “atacar”
tratamiento contra el cáncer por sus múltiples
al cáncer, como los liposomas. Por lo tanto se
beneficios y sus pocos efectos adversos, al
espera que se sigan desarrollando más tipos
contrario de los tratamientos actuales contra
de nanopartículas, las cuales finalmente
el cáncer, por lo cual es necesario que se sigan
podrían ser capaces de erradicar esta
desarrollando y perfeccionando cada vez más
enfermedad. Asimismo, queda demostrado
el uso de estas, ya que incluso se podría
con el cáncer de ovario o de mamas, los cuales
erradicar la enfermedad.
han tenido resultados prometedores con el uso
de
fármacos
transportados
por
nanopartículas.
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Rejuvenecimiento Celular
Integrantes: Valentina Delich Mariana Trujillo Claudia Lopez Javiera Mellafe Juan Arias
1
2
ÍNDICE
ABSTRACT
4
INTRODUCCIÓN
5
ENVEJECIMIENTO
6
¿POR QUÉ REVERTIR EL ENVEJECIMIENTO?
10
TELÓMEROS
12
TERAPIA GÉNICA
14
CONCLUSIÓN
16
BIBLIOGRAFÍA
17
3
Abstract
E
l envejecimiento es un proceso
natural
que
sufren todos los seres
humanos. A medida que pasan los años existen diferentes factores tanto internos como externos que producen que nuestro organismo vaya envejeciendo lentamente. Uno de los factores externos se relaciona con el acortamiento de los telómeros. Se dice que estos son un “reloj biológico” debido a que cada vez que la célula se divide y replica el material genético, los telómeros se van acortando hasta cierto punto donde desaparecen induciendo la muerte de esa célula. Existe una enzima llamada telomerasa capaz de regenerar los telómeros extendiendo de esta forma la vida de las células. Sin embargo, esta no está presente en la mayoría de las células de nuestro cuerpo. El proceso de envejecimiento a pesar de ser algo natural, conlleva una gran cantidad de afecciones y problemas tanto cognitivos como motores e inclusive a nivel de la salud. La doctora Blasco junto con su equipo, están trabajando en una investigación que hasta el momento se encuentra en fase de experimentación con ratones, en la cual buscan encontrar una forma de regenerar los telómeros de las células mediante la administración de la enzima telomerasa.
4
Introducción
R
especto al desarrollo de nuestras vidas, lo único que sabemos con certeza es que vamos a envejecer. Con el paso del tiempo, el avance de la tecnología y el desarrollo de nuevas herramientas, las medicinas junto con otras carreras de la salud han enfocado sus objetivos en hacer a las personas más longevas. Esto lo han logrado ya sea inventando un sinnúmero de tratamientos, procedimientos, remedios, entre otras cosas para curar enfermedades terminales como el cáncer o inventar vacunas
para evitar el contagio de enfermedades letales tales como la influenza. Sin embargo, todavía no se ha podido inventar un tratamiento o un procedimiento para evitar que las personas envejezcan. A pesar de esto, que no se haya creado no significa que no esté la idea. Hoy en día, con la ayuda de los avances tecnológicos, los científicos están ingeniando y poniendo a prueba una técnica para evitar que las personas envejezcan, conocida como el “Rejuvenecimiento Celular”.
5
Envejecimiento ¿Qué es? El envejecimiento es el proceso biológico en el que los seres vivos se vuelven viejos. Este fenómeno ocurre a lo largo del ciclo vital y a pesar de ser algo natural es difícil de aceptar. Las personas pasan por una serie de cambios mentales, metabólicos, físicos y por sobre todo de funcionalidad, disminuyendo la capacidad de adaptación en su entorno debido al aumento de la vulnerabilidad. Este proceso de envejecimiento ocurre a lo largo de nuestras vidas, sin embargo, es aú más notorio al llegar a la tercera edad (de los 60 años en adelante. La población cada vez está mas en enjevecida, por lo que muchos cientificos han estado
investigando
sobre
los
factores
responsables de este proceso y como pueden hacer para revertirlo o evitarlo.
6
Según la OMS dentro del grupo de 80 años o más hay 125 millones de personas (2018), sin embargo, se espera que para el año 2050 este número de personas aumente a 434 millones a nivel mundial. Los países con mayor porcentaje de envejecimiento de la población son aquellos de ingresos altos, como por ejemplo Japón, China, entre otros. Pero se espera que en un tiempo más también crezca el porcentaje en países de ingresos más bajos. (Organización Mundial de la salud, 2018) Cabe destacar que de acuerdo con la OMS “Desde un punto de vista biológico, el envejecimiento es la consecuencia de la acumulación de una gran variedad de daños moleculares y celulares a lo largo del tiempo”. (Organización Mundial de la salud, 2018)
7
¿Qué causa el envejecimiento celular? Existen diversos factores tanto internos como externos que producen el envejecimiento celular. Dentro de los factores externos está la respuesta a estímulos percibidos del medio en el que nos encontramos. Esto genera a nivel celular la pérdida de la homeostasis y por ende el deterioro de la célula, la que acumulará desechos celulares y moleculares. Este estrés llevará, con el tiempo, a la célula a perder la capacidad de rejuvenecimiento, causando que las células pierdan viabilidad y finalmente desencadenando respuestas como la apoptosis (Ramírez, 2016). Otro factor externo son los hábitos poco saludables como el tabaquismo, alcoholismo, sedentarismo e incluso la misma alimentación. Por otro lado, los factores internos que influyen en el envejecimiento son factores más
celulares como los telómeros y los radicales libres. Los radicales libres son especies químicas que tienen uno o dos electrones libres, por lo que buscarán estabilizarse “robándole” un electrón a otra molécula, sin discriminar y, por ende, dejando otra molécula desestabilizada, sin un electrón, generando una reacción en cadena. Por último, tenemos los telómeros. Los telómeros son extremos terminales ubicados en los cromosomas, que tras cada división celular se van acortando ya que estos no codifican para ADN. “Este acortamiento puede eliminar genes indispensables para la vida o silenciar genes cercanos por el efecto de la posición del telómero”. (Telómeros y telomerasas, 1999)
8
9
¿Por qué revertir el envejecimiento? A pesar de que el envejecimiento es un proceso normal que todos experimentamos, este trae consigo diversas afecciones que pueden limitar nuestro funcionamiento. Dentro de estas están la pérdida o disminución de los sentidos, tales como pérdida de audición, disminución de la visión por cataratas, entre otras. Además, la vejez produce cambios morfológicos y fisiológicos significativos. Dentro de estos está la disminución del volumen del cerebro, lo que conlleva una menor capacidad de atención, una pérdida de la memoria de trabajo y un aumento en trastornos motores. También, se produce una disminución en la masa muscular y debilitamiento de los huesos que puede llevar a una osteoporosis (Felipe Salech, Cambios Fisiológicos asociados al
envejecimiento, 2012) “La vejez se caracteriza también por la aparición de varios estados de salud complejos que suelen presentarse sólo en las últimas etapas de la vida… Estos estados de salud se denominan síndromes geriátricos” (Organización Mundial de la salud, 2018) Estas afecciones son comunes en el proceso de envejecimiento. En su conjunto afectan significativamente la capacidad de la persona para realizar actividades de la vida diaria debido al deterioro motor, cognitivo y funcional que conllevan, siendo esta una de las razones por las que las personas buscan disminuir el envejecimiento y que impulsan a los científicos a encontrar la forma de lograrlo.
10
Esperanza de vida al nacer
“La esperanza de vida al nacer indica la cantidad de años que viviría un recién nacido si los patrones de mortalidad vigentes al momento de su nacimiento no cambian a lo largo de la vida del infante.” (“Esperanza de vida al nacer, total (años)”, n. d.) Estos datos fueron obtenidos y proporcionados por distintos departamentos de las ONU, del Eurostat (estadísticas demográficas), de informes de censos de distintas naciones y de la base de datos internacional de las oficinas de censo de Estados Unidos. (“Indicadores del desarrollo mundial”, n. d.)
PAIS ESPERANZA DE VIDA Arabia Saudita Tanzania India Tailandia Chad Alemania España Japon Brasil Chile
Esperanza de vida por paises en el año 2017 90 80 70 Esperanza de vida
60 50 40 30 20 10 0 Arabia Saudita
Tanzania
India
Tailandia
Chad
Alemania
España
Japon
Brasil
Chile
Paises
11
75 66 69 75 53 81 83 84 76 80
n-
Telómeros En la década de los años 30 del siglo XX, Hermann Joseph Müller y Barbara MClintock, descubrieron una secuencia de ADN, localizada en cada uno de los extremos de cada cromosoma. Esta secuencia especializada fue denominada “telómeros”. Se caracterizan por tener secuencias repetidas de nucleótidos que permiten la replicación eficiente de los extremos cromosómicos. En humanos, esta secuencia repetitiva es GGGTTA, y se reitera aproximadamente mil veces en cada telómero. En la mayoría de las células somáticas de nuestro cuerpo, los telómeros se van acortando gradualmente tras cada división celular, “cada vez que la célula se divide pierde de 100-200 nucleótidos” (Alberts, 2016). Este acortamiento es un mecanismo que le confiere a la célula una cantidad determinada de divisiones, o sea, limita el número de ciclos celulares que puede tener esta, desencadenando el envejecimiento celular. (Alberts, 2016)
Hermann Joseph Müller
Barbara McClintock
Telomerasa Las secuencias de DNA de los telómeros son reconocidas por proteínas de unión específicas para estas secuencias, las que atraerán una enzima denominada “telomerasa”. Esta enzima rellena las secuencias teloméricas cada vez que la célula se divide, de forma que no se acorten los telómeros. Como parte de su mecanismo de acción, reconoce la punta de la secuencia repetitiva del telómero y la alarga en sentido 5’-3’. Para poder reconocer esta secuencia, antes debe identificar una secuencia de RNA molde, el cual fue sintetizado por la misma enzima telomerasa. Finalmente, sintetiza nuevas copias de las secuencias repetitivas. 12
¿Cómo influye el acortamiento de los telómeros a las células? El
rejuvenecimiento
celular que ninguna célula del ratón tendrá la
enfocado en los telómeros se encuentra capacidad de regenerar sus telómeros. en una fase de experimentación. Hasta Como resultado de este experimento se el momento se han hecho experimentos obtuvo que tras varias generaciones de en ratones por diversos científicos. los ratones los de las generaciones Como se mencionó anteriormente, se ha posteriores probado que el acortamiento de los defectos
fueron en
sus
desarrollando tejidos
más
telómeros como resultado de cada proliferativos. Además, se observó que división celular es uno de los factores había que
produce
celular.
Para
el
ratones
envejecimiento envejecimiento
probar
esto,
con
signos
prematuro.
de Estos
se resultados demuestran el efecto del
experimentó en ratones transgénicos acortamiento de los telómeros sobre el deficientes en telomerasa. Esto significa envejecimiento celular. (Alberts, 2016)
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Terapia génica
La lucha contra el envejecimiento celular se ha enfocado en desarrollar un método que aborda la enzima telomerasa. Como se explicó anteriormente, esta enzima es la encargada de regenerar las regiones teloméricas que al acortarse forman parte de una de las causas del envejecimiento celular. El problema es que esta enzima no se encuentra activa generalmente en células somáticas. La doctora Blasco junto con su equipo dirigen una investigación para revertir el envejecimiento en células. Esta
investigación consiste en el uso de la terapia génica para desarrollar un mecanismo capaz de evitar el acortamiento de los telómeros y/o regenerarlos para revertir o evitar el envejecimiento celular. La investigación de la Dra. Blasco y su equipo consistió en suministrar la enzima telomerasa a las células del cuerpo de ratones de 1 y 2 años para lograr inhibir el acortamiento de los telómeros, y así obtener la extensión de la vida, retrasando el envejecimiento. (Villa Marti y Martínez Juanes, 2014)
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Sin embargo, pese a que puede traer numerosas ventajas el uso de esta enzima como revertir el envejecimiento, también puede potenciar la proliferación de las células cancerosas, ocasionando una disyuntiva en el mundo de la medicina sobre el uso de este método. (Villa Marti y Martínez Juanes, 2014) Sin duda que el envejecimiento es un tema no menor, ya que junto con ella viene un sin número de problemas a nivel fisiológico, celular y psicológico, es por esto por lo que hoy en día nuestro mundo
científico está trabajando en mecanismos que intervengan el envejecimiento celular como la terapia génica con telomerasas, para así evitar llegar a la vulnerabilidad que conlleva el envejecimiento, como el desarrollo de enfermedades tan graves y tristes como el Alzheimer. Esto nos hace reflexionar sobre la importancia equivocada que le ha dado un porcentaje de la población al rejuvenecimiento enfocado en la estética, ya que es algo netamente transitorio que no puede evitar lo inevitable, el envejecimiento celular.
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Conclusión
Tal como se menciona en el texto, el envejecimiento tiene una gran incidencia en el bienestar de las personas, ya que, al momento de llegar a esta etapa de la vida, viene con ella un sin fin de enfermedades que pueden ser letales para las personas, es por esto que los científicos se han interesado en desarrollar un mecanismo para intervenir el envejecimiento celular. Creemos que esto resultaría favorable para el ser humano, debido a que si esta investigación se proyectará en nuestra especie se podrían abordar muchos problemas de la vejez. Es por esto que consideramos que es necesario seguir trabajando en este tipo de investigaciones para lograr que las personas puedan acceder a este tratamiento con el fin de conseguir la vitalidad y fuerza que caracteriza los jóvenes.
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Bibliografía Alberts, B. (2016). Biología molecular de la célula (6th ed., p 265). Chuaire, L. (2006). Telómeros y telomerasas: breve recuento de una historia iniciada por Hermann Müller y Bárbara McClintock. Colombia Médica, [en linea] (4). Recuperado el 2 de septiembre 2019 de: http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S165795342006000400014&lang=es Esperanza de vida al nacer, total (años). Recuperado el 8 September 2019, de: https://datos.bancomundial.org/indicador/SP.DYN.LE00.IN?end=2017&name_desc=false&start =2017&view=bar Felipe Salech, R. J. (2012). Cambios Fisiológicos asociados al envejecimiento. Revista Clínica las Condes, pp. 19-20. Indicadores del desarrollo mundial. Recuperado el 8 September 2019, de: https://databank.bancomundial.org/reports.aspx?source=2&type=metadata&series=SP.DYN.L E00.IN Medline plus. (7 de Diciembre de 2018). Cambios en huesos, músculos y articulaciones por envejecimiento.Recuperado el Septiembre de 2019, de Medlineplus: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/004015.htm Organización Mundial de la Salud. (5 de Febrero de 2018). Recuperado el septiembre de 2019, de Envejecimiento y salud: https://www.who.int/es/news-room/factsheets/detail/envejecimiento-y-salud Ramírez, I. (2016). ¿Es posible el rejuvenecimiento celular?. Encuentros En La Biología, 175. Recuperado de: http://www.encuentros.uma.es/encuentros160/160.pdf#page=28 Telómeros y telomerasas. (1999). Revista Cubana De Investigaciones Biomédicas. Recuperado de: http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0864-03001999000200009&script=sci_arttext&tlng=pt Villa Marti, A., Martínez Juanes, E. (2014). Rejuvenecimiento celular ¿Es posible? [Ebook] (pp. 21-22). Recuperado de: http://revistareduca.es/index.php/reduca/article/view/1785/1801
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U N I V E R S I D A D MAYOR
CANCER DE MAMA Nuevos tratamiento en Cรกncer de mama
lunes 9 d e septi embre, 2019 Facultad de Medicina Universidad Mayor
PAGINA
Resumen Introducciรณn Tratamientos convencionales Conservaciรณn del seno Inmunoterapia Protonterapia Terapia endocrina Triple negativo Conclusiones y Referencias
5 7 8 8 10 10 13 14 19
Contenidos
Figura 1: Papiro de Edwin Smith: Primera descripción de 8 casos de Cancer de mama, hacia 1600 a.C aproximadamente. Fuente: El papiro de Edwin Smith y su trascendencia médica y odontológica,2012. DOI: http://dx.doi.org/10.4067/S0034-98872012001000020
A NIVEL MUNDIAL
Resumen
RECOMENDACIONES PARA:
AUTOPALPACIÓN DE MAMA
de
Figura 2:Autoexaminacion de mama segun Geicam, 2019
Cáncer de Mama El cáncer de mama es el más común entre las mujeres en todo el mundo, y está aumentando especialmente en los países en desarrollo, donde la mayoría de los casos se diagnostican en fases avanzadas.OMS, 2018).
Introducción El cáncer corresponde a un crecimiento rápido y descontrolado de la población celular de un tejido4 8u órgano. Dicho crecimiento acelerado, no sigue la regulación típica de un ciclo celular, por lo que las células se comienzan a acumular en una gran masa que recibe el nombre de tumor.(Plan Nacional del Cancer 20182028,2018) En el caso del cáncer de mamas, producto de las conexiones linfáticas que esta tiene con el resto del cuerpo, toma vital importancia un diagnóstico temprano y correcto tratamiento para prevenir una reincidencia o Metástasis (MINSA,2018). (Ver Figura 3) Figura 3: Anatomia de mama, según Frank H. Netter, 2014
ORGANIZACION MUNDIAL DE LA SALUD, 2019
CANCER DE MAMA
Unive rs idad Mayor
T R A TA MI EN TO S
TRATAMIENTOS CONVENCIONALES La atención de pacientes con cáncer en la era moderna se basa en un enfoque multimodal (Morales, 2011). Actualmente se busca disminuir la necesidad de intervenir quirúrgicamente, esto se debe a que anteriormente el tratamiento del cáncer de mama correspondía a una completa eliminación del contenido axilar para luego continuar con un tratamiento que en la mayoría de los casos involucra radiación (ASCO,2018). (Ver figura Nº4)
Figura Nº 4: Mastectomia Radical de mama derecha, según Clinica Mayo
NUEVOS TRATAMIENTOS
Mamografía en proyección cráneo caudal en la cual en la región paramedial interna se aprecia un nódulo con características hiperdensidad en mama izquierda, con bordes espiculados, ocupando la región mamaria anterior, además en el centro de la lesión se puede apreciar una microcalcificación de tipo pop corn, esto es referente de un birrads clasificación tipo 4.
AVANCES En Oncología, los avances han supuesto un cambio en las posibilidades de curación y en los tiempos de supervivencia de muchos tipos de cáncer gracias a los grandes avances del equipo humano interdisciplinario y equipamiento tecnológico. Dentro de estos podemos encontrar:
Por Sebastian Valdes Inmunoterapia
Protonterapia
Es un tipo de terapia que actúa estimulando el sistema inmune del paciente con la finalidad que sea capaz de reconocer a las células cancerígenas y destruirlas (Rodriguez, 2014). La forma en que la inmunoterapia aborda el tratamiento del cáncer, proporciona ventajas como la alta especificidad, que hará que el tratamiento sólo actúe sobre las células tumorales lo que posteriormente generará memoria inmunológica, ya que una vez estimulado el sistema inmunitario será capaz de volver a activarse en posteriores ocasiones en caso de una recidiva tumoral, generando por lo tanto un aumentos significativo en la sobrevida del paciente.(AETSA,2013) Sin embargo también presenta algún inconveniente, como el tiempo que tarda en desarrollar su efecto ya que la respuesta del sistema inmunitario no es inmediata sino progresiva (Acevedo,2013). Dentro de los tipos de inmunoterapia en cáncer de mama, podemos encontrar Inhibidores PD L-1, los que actúan como una proteína que puede ayudar a estimular la respuesta inmunitaria contra las células cancerosas de mama. generando una disminución el tamaño de algunos tumores o reducir el crecimiento de estos mismos (Instituto nacional del cancer, 2018).
Es un tipo de tratamiento con radiaciones ionizantes, se aplica de forma externa y utiliza a partículas de protones. Debido a las características físicas que presentan estas, al interaccionar con un tumor dentro del cuerpo generan un gran depósito de energía en el tumor u órgano que se requiera irradiar. Lo que trae como beneficio aumentar hasta un 60% el depósito de dosis en la estructura a irradiar. Debido a este aumento, el tratamiento es mucho más eficaz que el de sus pares como lo son radioterapia convencional mediante fotones o braquiterapia. (MD Anderson,2018) Otra ventaja importante, es que presenta un tipo de tratamiento más conformacional a los distintos tipos de morfología de los tumores (L Kulczycka,2013). Esto quiere decir que existirán menos dosis en tejidos sanos.(Ver Figura nº5)
Figura Nº 5: Comparacion de Tratamientos aplicados con Fotones y protones.
Figura NÂş 6: Acelerador lineal de partĂculas de fotones, marca clinac IX10 series, en este equipo se pueden realizar tratamientos tales como: radioterapia conformada en 3D, VMAT, terapia de fotones y terapia de protones.
Figura NÂş 7: MolĂŠcula del medicamento tamoxifeno, utilizada en las terapias endocrinas de cĂĄncer de mama
ALUMNO DE LA CARRERA DE MEDICINA
TERAPIA ENDOCRINA POR OCTAVIO PALMA
(
).
A pesar de que la mortalidad por cáncer de mama ha disminuido producto de la detección temprana y avances en la terapia, existen tipos de cáncer que no se adaptan a los tratamientos comunes. Es así como según el subtipo histológico del cáncer se usa un procedimiento específico, ya sea uno para receptores de estrógeno, de progesterona o para el factor de crecimiento epidérmico humano (EGF). Sin embargo existe un subtipo que presenta actualmente falta de tratamientos, este se conoce como cáncer triple negativo (TNBC), es decir, no posee receptores de estrógeno, de progesterona ni de EGF. Actualmente el TNBC representa entre el 15-20% de los casos totales y es el cáncer que tiene una naturaleza más agresiva: inicio muy temprano de metástasis, baja respuestas a tratamientos e índices de supervivencia inferiores (Sanchez,2010). Entre los nuevos tratamientos ocupados para el TNBC encontramos: PARP inhibition, AKT inhibition y Antibody Drug Conjugates (ADC). Un ADC consta de 3 componentes: un conector, un agente citotóxico y un anticuerpo. Se genera un anticuerpo después de hacer un cultivo celular correspondiente al TNBC, para que sea específico a dicho cáncer. Este anticuerpo reaccionará frente a la alta concentración de una molécula, que estará mucho más expresada cerca de las células afectadas. Luego actuará la carga citotóxica que debe ser muy fuerte, para poder eliminar correctamente el tumor. El conector debe ser resistente para que la carga y el anticuerpo puedan mantenerse unidos, logrando la eficacia en la eliminación del cáncer (Collins,2019). El citotóxico se internaliza en la célula cancerosa, donde activará la apoptosis de esta, que termina en la muerte celular. Si el cáncer no expresa de forma homogénea la molécula a la que es afín el anticuerpo, este aún podrá eliminar el tumor por el efecto de espectador. Esto corresponde a la internalización del citotóxico por parte de la célula cuando este pierde el conector, generando igualmente la apoptosis o muerte celular (Machado, 2012). PARP inhibition: PARP es una de las tantas enzimas que se encargan de la reparación del ADN, cuando este sufre mutaciones producto de virus, radiación UV entre otros medios. Ante la presencia de PARP inhibitors en una célula cancerígena, esta no podrá reparar correctamente su ADN cuando se vea alterado, lo que llevará a la muerte celular (Henning,2018). Los PARP son usados en radioterapia, ya que esta produce radiación en el sector afectado, generando daño en el ADN de las células cancerígenas, por lo que este seré intensificado por los PARP inhibitors, los que no permitirán la correcta reparación del material genético (Brown, 2017). Todas las terapias, si bien, tienen un grado de efectividad prometedor por si solas, se recomienda en la actualidad que se usen combinadas con otras terapias a las cuales sean complementarias.
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Figura Nยบ8: Reconstrucciรณn 3D de un marcador tumoral de mama HER-2
TERAPIA DE CONSERVACIÓN DEL SENO Y LA LINFOPENIA COMO PREDICTOR DE RECURRENCIA TUMORAL Por Bastian Quezada También conocida como TCS, es un procedimiento que incluye la extirpación del tumor y el tejido alrededor de este (unos 2 cm. aprox.) con la cirugía de conservación de la mama, además de una posterior radioterapia (RT) para eliminar las células cancerosas que pudieran quedar del procedimiento quirúrgico. La TCS se usa para el tratamiento del cáncer de mama generalmente en una etapa temprana ya que el tumor es más pequeño y aún no existe la metástasis y por lo tanto es más simple de extirpar (Arruebo,2011). Esta terapia tiene los mismos resultados clínicos que una mastectomía completa pero con el beneficio de que es más fácil de sobrellevar esta enfermedad que es bastante difícil de asimilar. Sin embargo la recurrencia local del cáncer era mayor en la TCS que en una mastectomía , con un 22% de los casos en la primera versus un 14% en el segundo. Pero estudios recientes han dado con el factor de riesgo que nos ayuda a predecir la recurrencia tumoral de un cáncer de mama temprano tratado con TCS y este es la linfopenia (Afghahi,2018). La linfopenia es el estado patológico en donde un organismo presenta deficiencia en los niveles de linfocitos. El recuento de linfocitos en un adulto debe estar en un rango de 1480 a 4800 /µL y en niños menores a dos años de 3000 a 9800 /µL, en el caso que esto no sea así y el número de linfocitos es menor a lo normal estamos en presencia de linfopenia. Puede deberse a diversas causas como la desnutrición, virus (SIDA), enfermedades autoinmunitarias, quimioterapia, entre otras (Lazaro,2013). Volviendo a la investigación esta se hizo en pacientes tratados con TCS, de los cuales ninguno recibió quimioterapia ya que esta es una variable muy individual y altera la medición de los linfocitos. Se hizo el recuento absoluto de linfocitos (RAL) en distintas etapas del tratamiento a cada paciente: RAL antes del tratamiento (RAL0), 3-5 meses después de la RT (RAL1), 9-11 meses después de la RT (RAL2), 15-17 meses después de la RT (RAL3) y 21-23 mese después de la RT (RAL4). En los resultados los pacientes que en tenían RAL1 ≤1479 células / μl (estado de linfopenia) tenían una tasa de recurrencia tumoral mucho más alta que los pacientes con RAL1 >1479 células / μl, con 16% en los pacientes con RAL menor a lo normal y un 1% en los pacientes con más linfocitos / μl. En conclusión la linfopenia es un predictor y un factor significativo en la recurrencia tumoral (Chum M.2019) . Por todo lo anterior mencionado es importante mantener los niveles de linfocitos dentro de los rangos normales en la TCM, esto se puede lograr reduciendo el estrés físico y psicológico. Estudios indican que el estrés y la depresión están directamente relacionados con la disminución de linfocitos por lo que intervenciones activas para el estrés psicológico ayudarían enormemente en la reducción de las posibilidades de volver a tener cáncer de mama recurrente en pacientes tratadas con TCS (YUNG S,2019).
Figura Nยบ9: Visiรณn de campo x1000 en microscopio de un Frotis Sanguineo en tinte Hematoxilina eosina. En donde se puede apreciar Linfocitos en coloraciรณn purpura y en coloraciรณn rosa correspondiente a eritrocitos
CONCLU SIONES En la a c t u a l i d a d , podemos encontrar d i f e r e n t e s a l t e r n a t i v a s para el t r a t a m i e n t o de cรกncer de mamas, siendo altamente efectivos si este se detecta en una etapa temprana. Por otra parte, es i m p o r t a n t e destacar que estos T r a t a m i e n t o s en algunos casos no se e n c u e n t r a n d i s p o n i b l e s en Chile, y en otros no se cuentan, tanto con el personal ni con la infraestructura.
SEPTIEMBRE 2019 | VOL. 1
Historia de la impresion 3D Avances y nuevas tecnologías en la impresión 3D Ventajas y limitaciones de la impresión 3D
Aplicaciones de la impresión 3D en la medicina:
Introducción a la impresión 3D La impresión 3D ha sido un tema de investigación muy presente desde fines del siglo XX continuando en el siglo XXI, tanto para avances médicos como para otros fines, esto ha incluyendo impresión de autos, impresiones espaciales, impresiones médicas, entre otros. Esto ha permitido otorgar, en el ámbito de la medicina, una potencial alternativa para trasplantes de vísceras (Bucco, 2016). Todo esto ha sido posible gracias a Charles W. Hull de Estados Unidos, quien fue el responsable de la creación de la primera impresora 3D, es por esto que se le otorgó el premio “Inventor Europeo 2014” (Gomez, 2016)
personas que necesitan trasplantes urgentes puedan obtenerlo a través de impresiones 3D, un caso concreto de esta proyección se logró en marzo del 2011 en California, donde Anthony Antala presento en una conferencia una impresión de un riñón en vivo y en directo, aun cuando este no fue funcional, demuestra que a futuro va a ser posible. (Arraéz & Arraéz , 2014)
En sus usos en la medicina ha tenido distintos avances en los diferentes ámbitos de la misma. En relación a la impresión de tejidos y órganos, el 2008 se creó la primera bioimpresora 3D, esta es capaz de depositar células humanas para formar el tejido, al mismo tiempo deposita una matriz de soporte, de esta manera las células se fusionan para otorgar la forma que se quiere obtener, sin tener que imprimir la exactamente la forma. El 2010, Organova, empresa líder en la impresión de tejidos y órganos, logro crear los primeros vasos sanguíneos utilizando el método mencionado, con células humanas de distintos tipos, las que se fueron organizando de la misma manera en que se encuentran en el cuerpo humano, ubicándose las células endoteliales, células musculares y las células fibroblásticas en el interior, en el medio y en la periferia, respectivamente (Arraéz & Arraéz , 2014). De esta manera, es posible proyectar el avance en este ámbito de la medicina a la impresión de órganos, permitiendo que
Una de las técnicas utilizadas y aun en investigación es la impresión de prótesis óseas, estas pueden ser 100% artificial o puede ser creada a partir de células. Éstas última técnica consiste en “crear una base de un material que posteriormente permite a las células que generan los huesos crecer y formar un hueso nuevo. Posteriormente el material se disuelve sin efectos nocivos. Este material puede ser fosfato calcio con inclusiones de Zinc y Silicio para aumentar su resistencia.” (Bucco, 2016). Los primeros estudios a partir de esta técnica fueron en ratones y conejos, lo que permitió que el 2011-2012 se realizara el primer trasplante óseo creado a partir de una impresión 3D, la cual fue una mandíbula, en este caso se
utilizó polvo de titanio, al día siguiente la señora podía hablar y tragar con normalidad, lo que sugirió un gran avance para las posteriores impresiones, ya que el implante se creó para la posterior inserción de músculos. Otro gran avance en las prótesis óseas mediante la impresión 3D que ha tenido gran éxito fue la sustitución del 75% del cráneo de una persona través de impresiones realizadas por la empresa Oxford Performance Materials. (Bucco, 2016)
dividiendo sus partes en estructuras más pequeñas para luego imprimirlas y unirlas. Estas impresiones implican bastante tiempo, por lo que son usadas en cirugía para casos específicos y como soluciones a largo plazo, limitando su uso en casos de emergencia, donde se necesite una solución rápida. Por último, las impresiones además de implicar tiempo implican altos costos de producción, lo cual hace que esta innovación médica no se accesible para la mayoría de las personas. (CesarJuarez, y otros, 2018)
Limitaciones de la impresión 3D Una impresora 3D es una máquina capaz de crear un objeto sólido tridimensional mediante la adición de material, los cuales en el ámbito de la medicina deben ser biocompatibles como por ejemplo polímeros, cerámicas o metales. La impresión tridimensional (3D) tiene un uso cada vez mayor en el ámbito de la medicina, destacando con sus aplicaciones para la creación de prótesis, prototipos, modelos atómicos, entre otras, sin embargo, esta innovación tecnológica presenta ciertas limitaciones, de las cuales podemos reconocer principalmente tres: las dimensiones del objeto a imprimir, el tiempo que implica y el costo de la producción. (Cesar-Juarez, y otros, 2018)
Las impresoras tridimensionales no son capaces de imprimir objetos extremadamente grandes, por lo que al imprimir un objeto este tiene ciertas limitaciones con respecto a sus dimensione. De todas formas, esto no impide que no puedan imprimirse del todo, si bien no pueden imprimirse completos de una sola vez, si se pueden ser impresos de forma dividida, es decir,
¿Por qué las tecnologías de impresión tridimensional son adecuadas para la impresión de prótesis? Probablemente, la primera razón es que puede dar un servicio personalizado, ya que se hacen impresiones específicas para cada paciente, lo cual resulta muy útil porque no todos los cuerpos humanos son iguales. La segunda razón es que muchos órganos humanos tienen una estructura muy compleja, lo que hace que su replicación usando la tecnología convencional sea bastante complicado. (Jaebum, Herrera, Sacristán , & Vargas, 2018)
Otros usos que se le han dado a la impresión 3D con respecto a su uso en la medicina Impresión 3D de tejidos: La impresión 3D permite fabricar objetos apilando delicadamente capas de resina o de plástico, lo cual ha evolucionado reemplazando el plástico por células para lograr crear estructuras orgánicas, manteniéndose la función de la
impresora, sólo que imprime tejidos y órganos humanos.
La impresión de las piezas es exacta y no es necesario probarlo antes de que esté lista la prótesis definitiva, a diferencia de la forma tradicional donde se requiere realizar pruebas antes de poder entregar un producto final. El tiempo de la impresión es de solo algunas horas, en cambio, de la forma tradicional, algunas piezas pueden tomar meses o hasta un año. Por esto, la entrega de la prótesis al paciente disminuye de manera significante.
Planificación quirúrgica: Las imágenes que se realizan para estudios médicos limitan el estudio de una anomalía que se desea operar, por ejemplo, ya que la mayoría se observa en 2D, esto puede ser superado gracias a la impresión 3D, ya que puede proporcionar modelos de estructuras del cuerpo humano que representan características específicas del paciente, proporcionando un estudio más completo de las anomalías. Todo esto basándose en imágenes médicas volumétricas, que contienen información tridimensional, como la resonancia magnética por ejemplo, y así los órganos o estructuras que se desean estudiar pueden segmentarse y procesarse para posteriormente imprimirlas. (Cesar-Juárez, y otros, 2018)
Ventajas Diferencias entre prótesis realizadas con impresión 3D y de la manera tradicional:
El tiempo de durabilidad de la prótesis impresa en 3D es de 5 a 15 años, a diferencia de las tradicionales que tienen una durabilidad de entre 5 a 10 años como máximo, dependiendo del cuidado que se le tenga respectivamente, esto produce una disminución del gasto que se tendría en la prótesis a través de los años de la manera tradicional. En las prótesis tradicionales, la realización de ellas requiere un minucioso trabajo, que dependerá al mismo tiempo de los recursos económicos del paciente, ya que de eso dependerá el diseño y el material que se utiliza. Resulta más fácil en las prótesis impresas en 3D el cambio de la prótesis a cada año, en el caso de niños en crecimiento, en donde necesitan constantemente cambiar la prótesis dado al crecimiento rápido de estos. Resulta más fácil este cambio constante de piezas, ya que el costo de estas se reduce en un 90% del costo normal. Las impresiones 3D tienen un costo mucho más económico, lo que las hace mucho más accesible a toda la población. Las prótesis impresas a 3D tienen un peso mucho menor al de las prótesis
clásicas, lo que disminuiría los problemas que trae consigo llevar una prótesis de gran peso. Las prótesis de impresión 3D, causan un gran cambio en el caso de la estética, en donde se tiene, por ejemplo, en una prótesis de mano, una forma que se puede asociar a una mano robótica, que puede ser personalizada ya sea en cuanto a tamaño y colores, trayendo hasta temáticas como Iron Man, Dragonball, y más. Varios de estos factores y diferencias que se tiene con la forma tradicional de crear una prótesis han demostrado a través de encuestas, que estas prótesis impactan de una manera positiva a los niveles de depresión, ansiedad y aislación social.
una infección a la sangre que finalmente termina desencadenando una gangrena. Cuando los doctores lograron detener la infección, parte de su sangre se había coagulado en sus extremidades, por lo que algunos dedos de sus manos y sus piernas tuvieron que ser amputadas (López, 2016).
Durante años la familia Benítez luchó para encontrarle prótesis a Valentín, pero los altos costos de estas y la molestia que causaba en el pequeño fueron obstáculos que la familia no podía vencer. Valentin aprendió a manejarse de forma independiente sin sus piernas, sin embargo, no quería salir de su casa ni asistir a la escuela, no quería mirar a sus amigos desde abajo ni sentirse diferente al resto (La Gaceta, 2016).
(Ruiz Tagle, 2017)
Además, existe una mejor adaptabilidad entre el paciente y la prótesis, esto permite que exista un menor número de problemas en el proceso de elaboración y adaptación paciente-aparato, ya que es más parecido al miembro estéticamente, incluso, tiene una mayor exactitud y acomodación a las necesidades del paciente. (Haro Ruiz & Tipanta Chulde, 2016) Testimonios reales de prótesis 3D Caso de Valentín Benítez Valentín, nacido en la ciudad de Laferrere, Buenos Aires, a sus tres años empezó a tener muchas manchas en su rostro y una potente fiebre. Como primer diagnóstico se determinó que era meningitis, sin embargo, una vez que fue trasladado a terapia intensiva se descubrió que era púrpura fulminante,
Tiempo después, el ingeniero Edgardo Antonio Karschti, ingresó a una página de internet de prótesis, en donde conoció el caso de la familia Benítez. Les mandó un mensaje privado con la intención de ayudarlos y empezaron a trabajar en la prótesis. Finalmente, en el año 2016, a sus 8 años de edad, Valentín
recibió las primeras prótesis 3D realizadas en Tucumán. La prótesis consiste en un pie compuesto por filamento ultraliviano con una barra de aluminio que lo une; el cono está formado por material flexible que le permite regular y controlarlo con mayor facilidad. (López, 2016).
El día que se probó las prótesis, se levantó inmediatamente y salió caminando con ayuda de un andador de madera. Minutos después, Valentín subía y bajaba escaleras, y tenía grandes deseos de correr. Todos los presentes, emocionados, aplaudían y lloraban, mientras que una sonrisa radiante iluminaba el rostro de Valentín (La Gaceta, 2016).
2. Caso de Alex Fing Alex es un niño que nació con el brazo derecho parcialmente desarrollado y es fanático de los superhéroes de Marvel. A sus 7 años de edad recibió un brazo biónico a medida impreso en 3D, construido por Albert Manero, un estudiante de ingeniería mecánica de la Universidad de Florida, junto a su equipo de Limbitless Solutions, una organización benéfica sin fines de lucro.
Lo más curioso de este brazo es que era una recreación del brazo de Iron Man, es más, fue el mismísimo Robert Downey Jr, actor que protagoniza a Iron Man, quien hizo entrega de este brazo al pequeño, sin costo alguno, en una maleta de Industrias Stark (Excelencia Radio, 2015).
Al momento de la entrega, Alex luce confundido y a la vez emocionado, pues reconoce al actor y entabla una conversación con él. Luego, Downey le muestra dos maletines y en cada uno de ellos había un brazo robótico, uno para “Iron Man” y otro para Alex. El actor se colocó uno de los brazos y le comentó a Alex que su nuevo brazo funcionaba mejor que la armadura del superhéroe (La Opinión, 2015)
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Integrantes: Fernanda Flores Rafaella Palamara Beatriz Rivera Pía Rojas
Bioimpresiรณn 3D: Parches y tejidos cardiacos.
Por: Ricardo Madrid Sofia Tamayo Matias Mora Adolfo Garrido 1
Índice: Introducción a la impresión 3D en la medicina. Materiales. Parches cardiacos. Corazón. Dificultades. Lo que pasará en el futuro.
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Bioimpresión 3D: parches y tejidos cardiacos La medicina siempre ha tenido dificultades a la hora de tratar enfermedades del corazón, pero los últimos años a surgido una nueva tecnología que, utilizada de manera adecuada puede transformarse en el futuro en lo referente a enfermedades cardiacas, la impresión 3D. Esta tecnología tiene posibilidades en muchos ámbitos, pero en los tiempos recientes ha ido ganando espacio en la medicina. Todo partió con las prótesis, pero ahora se está yendo al lado de los órganos, donde los parches y tejidos cardiacos están siendo una de las principales innovaciones. Gracias a la obtención de células del individuo es posible la creación de tejido biocompatible con el futuro portador, de forma que sea capaz de utilizar los parches y tejidos. De todos modos, es importante recalcar que el conocimiento en este área es poco actualmente y se espera que, en los próximos años se expanda exponencialmente todo lo relacionado a la Impresión 3D, o en este caso la Bioimpresión.
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la utilización de células vivas en el proceso de la impresión, abriendo la posibilidad de eventualmente poder generar tejidos implantables.
Introducción a la impresión 3D en la Medicina. Las enfermedades cardio y cerebrovasculares son la primera causa de muerte en nuestro país, afectando a más de 27 mil personas por año. Alrededor del 25 por ciento de la población chilena tiene riesgo cardiovascular alto y en los casos más graves de insuficiencia cardiaca la única solución es un trasplante cardiaco, debido a la falta de donantes y a la falta de otras opciones es necesario buscar nuevos enfoques y crear una nueva solución. La impresión de tejidos cardiacos utilizando biomateriales puede ser la solución que estamos buscando. (OPS/OMS)
Inicialmente las aplicaciones médicas para la impresión 3D se limitaban al uso de materiales metalicos y ceramicos, lo cual permitió la fabricación de un gran número de elementos que contribuyeron a la medicina, desde objetos que son utilizados fuera del cuerpo de un paciente, como lo son los biomodelos, hasta prótesis óseas implantables en los pacientes; ambos avances muy significativos, pero que tienen una gran diferencia: el tipo de material utilizado. Ya que en el caso de los biomodelos, estos pueden ser utilizados con fines educativos, científicos o incluso quirúrgicos para que los doctores puedan comprender y afrontar mejor las cirugías, pero no es necesario tener en consideración el material a utilizar ya que el modelo no será implantado en el paciente. A diferencia de las prótesis, al construir estas es necesario comprobar que el material a utilizar no sea tóxico ni nocivo para el paciente, en el caso de los tejidos implantables es aún más delicado ya que el material debe ser compatible con las células del paciente y ojala del mismo origen. (Giacomelli, et al., 2018)
Materiales La impresión 3D se define como un tipo de tecnología de fabricación por adición donde un objeto es formado a partir de la superposición de capas sucesivas de material, creando una réplica en base a un diseño creado en un computador. Este tipo de avances tecnológicos se encuentra en constante desarrollo. La impresión 3D es el último boom de la tecnología y uno de los últimos avances es la incorporación de materiales de origen biológico, así incluir 1
La biocompatibilidad es un factor clave para el proceso de los implantes, ya que al utilizar materiales que son compatibles con el cuerpo se reduce el riesgo del rechazo, por lo cual deben elegirse materiales que tengan propiedades similares a las del tejido nativo, idealmente para causar la menor respuesta inmune posible se prefiere utilizar materiales autólogos. Una de las últimas innovaciones permite utilizar células propiamente tal del paciente, osea literalmente utilizar las células extraídas del paciente para crear tejido nuevo, más adelante se explicaran los detalles de cómo es el proceso por el que tienen que pasar esas células para llegar
a convertirse en tejido o parches implantables en el paciente. En el ámbito de bioimpresión cardiaca,actualmente se está trabajando en la impresión de parches cardíacos, que aunque sigue en etapa experimental, se están realizando múltiples investigaciones y avances. Paralelamente se está trabajando en la impresión de un corazón funcional desde cero, utilizando células vivas personalizadas para el paciente, lo cual en el futuro cambiaría completamente el mundo de los trasplantes cardiacos. (Nakamura, Iwanaga, Henmi, Arai, & Nishiyama, 2010).
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de los vasos sanguíneos de un corazón real. Un factor importante que debe ser considerado a la hora de realizar un parche cardiaco es poder garantizar una correcta exposición de este a un medio oxigenado durante su cultivo in vitro y después del trasplante con el objetivo de mantener la integridad de las células que lo conforman, para ello los ingenieros agregan vasos sanguíneos de menor tamaño para otorgar una correcta vascularización. Se emplean diversas leyes y modelos matemáticos para su correcto funcionamiento, diseñando así una óptima distribución y orientación de los vasos suplementados. (Noor, et al., 2019)
Parches Cardíacos Actualmente se está estudiando lo que es la producción de tejido cardiaco, específicamente parches de tejido vascularizado grueso. El proceso que se llevó a cabo, comienza tomando una biopsia de un tejido omental (adiposo del abdomen) del futuro receptor. Las células de este tejido se reprograman con el fin de convertirlas en células madre pluripotenciales, las cuales son células capaces de transformarse en varios tipos de células de un misma línea, para posteriormente ser diferenciadas en cardiomiocitos y células endoteliales de corazón. Mientras esto sucede la matriz extracelular es procesada en laboratorio con un hidrogel personalizado. Las células obtenidas del tejido omental son combinadas por separado con hidrogeles para así formar lo que se denominan bioenlaces, nanofibras de colágeno, que serán utilizados en la formación de tejido cardiaco parenquimatoso y vasos sanguíneos. (Noor, et al., 2019)
Otro factor a considerar es la funcionalidad del parche cardíaco, la cual se evalúa midiendo los intercambios de iones calcio en el tejido durante la contracción. Finalmente las células son trasplantadas a ratas y son teñidas y analizadas. Estas células con el transcurso de una semana se alargan y alinean entre sí con una estriación masiva, hecho que corrobora su potencial contractilidad. A través de este proceso se puede producir estructuras con un espesor suficiente para conformar parches clínicamente relevantes. Estos parches prometen ser un sustituto de tejido dañado por un infarto de miocardio. (Noor, et al., 2019)
Posterior a una serie de procesos bioquímicos, se busca adaptar el esquema de la impresión de los parches a la estructura y anatomía de un paciente, para esto se utiliza la tomografía computarizada de un corazón y así se calza la estructura y la orientación 3
Todo este proceso y estudio fue realizado por investigadores de la Universidad de Tel Aviv (Israel) durante el inicio de este año.La impresión en 3D de estructuras ya se había logrado en los años anteriores, lo que marca la diferencia de este resultado es que son los primeros en obtener tejido cardíaco impreso con células y vasos sanguíneos reales. Si bien se sabe que aún falta para tener impresiones 3D de tejidos y órganos a nuestra disposición, se marca este hecho como un hito relevante en el desarrollo de la ciencia y la salud. Se espera que en un futuro no tan lejano, aumente la disponibilidad y compatibilidad (que sería en el mejor de los casos una compatibilidad completa, al provenir el tejido del mismo receptor) de
tejidos y órganos en el sistema de salud.(Noor, et al., 2019)
Corazon Actualmente, la impresión de tejidos a través de impresoras 3D está limitada a pequeñas estructuras, principalmente porque no se cuenta con un material idóneo para órganos de mayor magnitud. Ya se pueden fabricar pequeños corazones, de tamaño similar al de una rata, con sus respectivas redes de vasos sanguíneos. Los siguientes pasos para la tecnología de impresión 3D en el área de la salud será desarrollar tecnología mucho más sofisticada y
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avanzada respecto a la detección, la formulación de imágenes digitales, la impresión con precisión de vasos sanguíneos de pequeño diámetro dentro de estructuras gruesas y la simulación de los tejidos, que sea tan minuciosa como sea posible, disminuyendo así los riesgos de que se comprometa una zona en particular o en un caso más extremo, la vida del paciente. Otra necesidad actual es la de un material con propiedades similares a las del hidrogel, con la diferencia de que este debe ser capaz de soportar estructuras de mucho mayor calibre al posible en la actualidad, que permitan poder crear estructuras, en este caso, cardíacas funcionales; además de procedimientos apropiados para permitir un cultivo eficiente y controlado de tejidos celulares, en que se les entreguen: oxígeno; nutrientes; y señales tanto bioquímicas como fisiológicas y electromecánicas, con el fin de que estos tejidos maduren de la forma correcta. Para que todo esto pueda ser llevado a un uso práctico, también se debe considerar el tiempo requerido, ya que incluso superando las barreras antes nombradas, se deberán realizar estudios in vitro a largo plazo y experimentos de implantación en animales que permitan realizar una evaluación adecuada del proyecto. (Noor et al, 2019).
órganos cultivados e impresos son funcionales y su uso no significa un riesgo para la vida humana, podríamos incluso llegar a reemplazar órganos en caso de diferentes fallas que se puedan producir, además de disminuir el número de pacientes fallecidos en lista de espera por un trasplante, y esto no solo se debería quedar en impresión de tejidos cardíacos, sino que podría ser extrapolado a otros órganos que también cuenten con una alta demanda de donantes.
Dificultades A la hora de la impresión de tejidos vivos, los beneficios y posibilidades son muchas, pero no significa que no tengo ciertos puntos a tener en cuenta y que en algún punto puede producir graves dificultades.
La biocompatibilidad de los materiales es, sin ninguna duda, lo más importante a tener en cuenta, ya que un rechazo del implante puede arruinar todo el tratamiento y poner en riesgo la vida del paciente. Por lo cual, se debe prestar especial atención a los materiales a utilizar, los cuales se recomiendan que posean propiedades químicas, mecánicas y topográficas similares a los tejidos originales.
Si se logran superar las complejidades anteriormente nombradas y se prueba que los tejidos y 5
Por otra parte, y proyectandolo más a futuro un tema que va a generar debate y opiniones de todo tipo es la parte ética. Como se mencionó durante todo este trabajo, la impresión 3D, y en especial la bioimpresión es un área que tiene una infinidad de opciones, y en malas manos puede generar consecuencias importantes sobre los organismos. Con este nos referimos a la posible creación de nuevas capacidades humanas, como podrían ser creación de formas alternativas de huesos, o creación de órganos más potentes que los nativos. Viéndolo desde donde nos compete, podrìa crearse un corazón con la capacidad de bombear sangre a mayores velocidades, lo cual generaría ventajas en el organismo del portador. (Cells for Cells, 2019)
Además, al existir tantas Impresoras 3D y de tipos tan diferentes, es de esperarse que exista un mercado importante de venta ilegal de estos órganos, y que probablemente no aseguren la salud del paciente.
Por otra parte, hay ciertos elementos que la bioimpresión todavía no es capaz de dominar y que son necesarios a la hora de proyectar su implementaciòn en el futuro . Lo primero es la falta de consenso, debido a que hay una infinidad de parámetros y opciones a considerar. Hay tantas opciones en composición de tinta biológica (células y biomateriales), condiciones de impresión (tipo de impresora, temperatura, tasa de oxígeno, velocidad de deposición) y procedimiento de maduración (señales y biorreactores) que definir un estándar de 6
oro para cada tejido es una tarea muy ardua. (C, 2017)
todavía debe ser perfeccionada, se espera en los próximos años, al expandirse la información y todas las opciones que permite, sea implementado en la mayoría de países. En el caso de Chile ya hay una empresa que está llevando a cabo la Bioimpresión 3D, Cells for Cells, pero que de todas formas está recién empezando y no se puede comparar con países “del primer mundo”.
Futuro Por otra parte, y en búsqueda de potenciar la impresión de órganos que todavía se encuentra en “pañales” se busca mejorar la vascularización. El resultado global de los implantes de tejidos diseñados depende del éxito de la formación, la maduración y el diseño de microvasos. Sin embargo, la integración de una red vascular completa (desde grandes vasos hasta capilares) en los tejidos impresos es aún imposible con las técnicas actuales.
A pesar de todo estas dificultades, la impresión 3D es una alternativa que tiene incontables ventajas, y la única razón por la cual en la actualidad no sea más utilizada es la alta tecnología que requiere, y que el conocimiento de esta todavía no es mucho a nivel mundial, es por esto que donde más desarrollo ha tenido han sido en potencias mundiales, tales como Estados Unidos, Alemania y el Reino Unido. Si bien esa tecnología
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Remodelando el ADN
Autores: Catalina Daroch Roberto Sánchez Constanza Soto
Temario. 1. ABSTRACT
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2. INTRODUCCIÓN 3. DESARROLLO 3.1 Biografía
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3.2 Sistema Crispr/Cas
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3.3 ¿Cómo se modifica un gen?
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3.4 Aplicaciones
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3.5 Controversias
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3.6 Problemas éticos
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4. CONCLUSIÓN 5. TEMARIO
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ABSTRACT La tecnología CRISPR es una innovadora herramienta que nos servirá para editar o corregir el genoma de cualquier célula, incluyendo obviamente a las células humanas. Este surgió en 1987 con un artículo que hablaba de ciertas bacterias que son capaces de destruir el ADN viral, se trata de unas secuencias repetitivas que funcionan como "autovacunas". Los científicos aprendieron a utilizar la herramienta de "cortar y pegar" pedazos de ADN. Esta innovación científica fue considerada como el mayor avance del año 2015, y por su inmenso poder es también que sus creadores advierten que se debe controlar el uso. Su inventor es un microbiólogo llamado Francis Mojica, el cual acompañado de un equipo de científicos lograron diseñar el mecanismo entre el 2012 y el 2013. En este presente trabajo definiremos el sistema y el mecanismo que utiliza, mencionaremos y explicaremos las diferentes aplicaciones que tiene esta herramienta y además expondremos tanto las controversias como los problemas éticos que ha generado actualmente. También hablaremos un poco más sobre su creador mediante una biografía mencionada más adelante.
CRISPR La innovación según el diccionario de la Real Academia Española se define como: “Creación o modificación de un producto, y su introducción a un mercado”. Esta palabra suele asociarse al progreso y búsqueda de nuevos métodos a partir de ideas ya existentes y mejorarlas, para dar solución a un problema o facilitar una actividad. A partir de esta nacen diversas ramas tales como las innovaciones tecnológicas, empresariales, educativas, entre otras; en este trabajo se desarrollará una innovación tecnológica ligada a la investigación genética llamada Clustered regularly interspaced short palindromic repeats, en forma abreviada CRISPR. En español significa “repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas”, esta innovación lo peculiar que tiene es que imita el sistema que utilizan las bacterias para protegerse de los virus. Consiste en permitir cortar el ADN en cierto sitio para así modificarlo.
El acrónimo de la técnica hace referencia a unas secuencias repetitivas que se encuentran en el material genético de las bacterias, estas actúan como autovacunas, ya que tienen la capacidad de “guardar” el ADN de diferentes virus, lo cual les permite reconocerlo si es que vuelven a ser infectadas por ese mismo virus, para así defenderse y cortar el genoma de los invasores. Al ser una gran mejoría, captó la atención de una gran cantidad de científicos, estos aprendieron a ocupar esta herramienta para cortar y pegar trozos de material genético en cualquier célula, así como también inactivar o editar diferentes genes y así poder seguir avanzando en esta mejoría. (Sternberg, s.f.) (Balbi, https://www.infobae.com, 2017)
Biografía. Francisco Martínez Mojica, científico de la Universidad de Alicante, es considerado el padre de la técnica de edición genética, ya que fue él quien dio el hincapié inicial con el CRISPR. Nació en Elche, España en el año 1963. Estudió licenciatura en biología, cursando los tres primeros años en la universidad de Murcia y luego terminó sus últimos dos años en la universidad de Valencia. Más tarde
logró el título de doctorado en la Universidad de Alicante, en donde terminó siendo el profesor de microbiología. En el año 1993 comenzó a desarrollar su técnica de edición genética, dándole como nombre verdadero “CRISPR” el año 2001. Más tarde se dio cuenta que su técnica servía para alterar el genoma de las células, así ayudando en patologías genéticas. Años después fue considerado por “Science” uno de los avances científicos de la época y en
el año 2017, en Estados Unidos se le otorgó uno de los mayores premios que se le puede otorgar a los científicos, el Albany Medical Center, junto a otros cuatro investigadores más. Recientemente su innovación está siendo considerada para el premio Nobel. También ha sido reconocido en diferentes premios españoles durante los años 20162017: -Medalla de Honor Científica DR. Balmis (2016) -Premio “los mejores de Alicante” (2016) -Miembro de la “Selección Española de Ciencia” (2016) -Premio “Rey Jaime l” de Investigación Básica (2016) -Premio “Alberto Sols” a la mejor labor investigadora en Ciencias de la Salud (2016) -Premio Fronteras del Conocimiento en la categoría Biomedicina (2017) -Premio Especial de Investigación, Consejo Social, Universidad de Alicante (2017) (Fundacion Lilly, s.f.) (Martinez, 2016)
Sistema CRISPR/Cas A cada Crispr se le asocia una proteína Cas que confiere una inmunidad adaptativa contra elementos exógenos (ej.: virus), estas proteínas se encuentran dentro del grupo
de las nucleasas, es decir, que cortan el ADN de manera específica a partir de una “pauta” regida por el ARN. Este sistema es propio de cada bacteria o arquea y se pueden separar en diferentes grupos. CRISPR-Cas9 deriva de la bacteria Streptococcus pyogenes.
¿Cómo se modifica un gen? La técnica que ocupa el sistema CRISPR-Cas9 para editar cierto gen se puede separar en cuatro pasos: 1. Se crea una secuencia de ARN que coincide con el ADN que se quiere modificar 2. Esta secuencia será añadida a una célula en conjunto con una proteína Cas9, y ambas en conjunto van a actuar como un par de tijeras para así cortar el ADN 3. El ARN “guía” se va a acoplar a la secuencia de material genético, que sería considerado nuestro “objetivo” y Cas9 lo corta. Una vez terminado este proceso, tanto el RN “guía” y la proteína Cas9 se retiran 4. Con todo mencionado anteriormente, ahora una nueva pieza de ADN reemplaza al antiguo, y con ayuda de diferentes enzimas se repararán los cortes realizados anteriormente, para así obtener un material genético modificado
¿Cuáles son sus aplicaciones? Esta técnica puede ocuparse en diferentes ámbitos en donde se quiera o se requiera cambiar la secuencia genética de una célula. Por ejemplo, el sistema está siendo ocupado tanto en vegetales, como en el estudio de diferentes enfermedades. A continuación, se expondrán algunas de estas aplicaciones de manera breve: 1. Genética Dirigida Esta tecnología está basada en el sistema CRISPR, permitiendo a los bioingenieros “dirigir” nuevos genes a diferentes poblaciones de animales para que así adopten características que antes no poseían. Un ejemplo de este sería el mosquito que transmite la malaria, imaginemos si modificamos ese gen que le permite transmitir diferentes tipos de virus para que así se evite tanto sufrimiento por diferentes enfermedades.
2.
Bebés CRISPR El investigador He Jiankui ha modificado el genoma de dos niñas para así hacerlas resistentes al VIH, lo cual va a ser transmitido a generaciones futuras. Esta declaración causó gran controversia, ya que todavía no se conocen con exactitud los riesgos de este sistema además de que el supuesto beneficio todavía es incierto.
3. Revertir la distrofia muscular Esta enfermedad se presenta por la mutación de cierto gen (LAMA2) que afecta las fibras musculares, es por esto que un grupo de científicos lograron modular la expresión de otro gen (LAMA1), el cual tiene una función similar al gen mutado, para así compensar la ausencia de LAMA2. Esto lo consiguieron gracias al sistema CRISPR, ya que con este fueron capaces de aumentar de LAMA1.
4. CRISPR en vegetales Esta aplicación está causando gran interés en el área de la agronomía, ya que con CRISPR han logrado obtener las mismas los mismos resultados del mejoramiento genético de los vegetales que los modelos convencionales, pero de una manera mucho más rápida y barata. Estas modificaciones en general van dirigidas a mejorar el rendimiento. la estructura de la planta y la tolerancia a enfermedades. 5. Modelización del cáncer Esta enfermedad se ve caracterizada por la continua alteración de distintos genes de las células del organismo. La aplicación del sistema CRISPR permitiría la posibilidad de eliminar los genes afectados de las células tumorales y así atacar
la base del cáncer, desgraciadamente, esta aplicación hasta ahora podría ocurrir sólo en el 20% de los cánceres. Además, este actuar podría ser ocupado una vez que se haya detectado el tumor. Otra aplicación de esta técnica en el cáncer sería la modificación de los linfocitos T para que así sean resistentes a la inactivación del tumor, para así combatirlo. (Torres, 2019)
Controversia Hay que admitir que la idea de poder modificar tanto al ser humano, como a las plantas y hasta las enfermedades es algo que pensaríamos que solo veríamos en las películas de ciencia ficción, es una herramienta más que admirable, pero esto no significa que no pueda ser imperfecta. Una de las principales preocupaciones de CRISPR es el riesgo de los efectos que están “fuera del blanco”, es decir, estos genes que son similares al que se quiere cortar y que por esta misma razón terminemos eliminando un gen que no nos interese. Este corte no intencionado podría causar diferentes mutaciones en las células lo cual nos llevaría a producir enfermedades que en un inicio queríamos evitar. Al ser una herramienta muy innovadora, la gente subestimó estas modificaciones genéticas. A esto también se le agrega que por más que tenga evidencia científica, esta es en su mayoría en animales, y por más que los pocos experimentos realizados en humanos han sido con éxito, la mayoría de los países se refieren a estos hechos de que es algo prematuro, peligroso e irresponsable. Además, varios científicos del Reino Unido que esta tecnología puede causar más daños en las células de lo que se creía hasta ahora. Hablando ya más de un tema jurídico, el sistema CRISPR se encuentra en una “batalla” de por quién se queda con la titularidad de los derechos de esta herramienta, el que los posea tendrá la posibilidad recibir grandes ingresos financieros, además de decidir en quienes podrán utilizar el mecanismo. Son varios los investigadores que ya tienen sus respectivas instituciones con las cuales ya han recaudado millones con el fin de crear nuevos tratamientos para enfermedades genéticas. (Sternberg, s.f.)
Problemas éticos del CRISPR. Se ha evidenciado que la ciencia evoluciona mucho más rápido que la capacidad del humano para poder entender las innovaciones, por lo que siempre está presente el dilema ético de esta. Los conceptos “ética” y “legislación” no se relaciona del todo acá, por lo que mencione anteriormente. Como se mencionó en un punto anterior, ejemplo de esto se vio en China, cuando el investigador He Jiankui creó los primeros bebés (Lulu y Nana) modificados genéticamente al eliminar el gen CCR5 con el objetivo de que fueran resistentes al VIH, viruela y cólera. Por otra parte, el investigador del Instituto de Medicina Molecular de Pekín, Liu Ying dice “Estas dos niñas son conejillos de Indias. Al no haber entendido los riesgos de forma previa, todo su proceso de maduración deberá ser controlado…”, lo que hace referencia a que las bebés deberán estar en un continuo monitoreo para observar su desarrollo y cómo se adaptan. (Regalado, 2018) Por otro lado, está Junjiu Huang, quien trató de modificar un error genético causado por una patología sanguínea. Uso embriones con esta enfermedad fecundados por fecundación in vitro. Como resultado modificó las células germinales, las cuales están encargadas de la herencia. Con esto quedó claro que en algún momento podrían nacer personas alteradas genéticamente, a su vez traspasando los cambios a futuras generaciones. (Regalado, https://www.technologyreview.es, 2019)
Conclusión A modo de conclusión, antiguamente la posibilidad de poder modificar de forma rápida y efectiva un gen era algo casi imposible, inimaginable. Ahora con CRISPR se ha podido llegar a niveles más altos en modelos experimentales. Todos en alguna lectura, o en el ámbito académico o incluso en una conversación cotidiana han escuchado la palabra genoma humano. Este concepto alude al descubrimiento del código con el que está programado nuestro cuerpo, la innovación tecnológica de este trabajo ha atribuido a una revolución en la genómica debido a su sencillez, utilidad y versatilidad sobre cualquier tipo de célula. Con esto, si bien logró avances enormes en el ámbito de la medicina, actualmente presenta una gran cantidad de aplicaciones en diversos campos tales como la industria alimentaria y farmacéutica, por supuesto que investigación científica, biotecnología y terapéutica, entre otras. En cuanto a lo que ha aportado en enfermedades, en este trabajo se mencionaron algunas tales como la distrofia muscular y el cáncer, el CRISPR ha sido de utilidad no solo para estas enfermedades, sino que ha provocado un gran avance en otras de causas diferentes tales como trastornos hereditarios y procesos infecciosos. En cuanto a la investigación de esta innovación continua, y al ser utilizado por varios científicos ha hecho que cada vez sea más específico y busque proteger más al ser humano. A forma futura, se espera la erradicación de enfermedades hereditarias (pues es con lo que se trabaja con CRISPR) y poder además tratar enfermedades que hasta ahora son incurables.
Bibliografia Balbi, M. (2017). Obtenido de https://www.infobae.com/tendencias/innovacion/2017/04/29/crispr-como-es-latecnologia-que-permite-editar-las-celulas-de-cualquier-organismo-vivo/ Balbi, M. (29 de Abril de 2017). https://www.infobae.com. Recuperado el 04 de Septiembre de 2019, de https://www.infobae.com: https://www.infobae.com/tendencias/innovacion/2017/04/29/crispr-como-es-latecnologia-que-permite-editar-las-celulas-de-cualquier-organismo-vivo/ Fundacion Lilly. (s.f.). https://www.fundacionlilly.com. Recuperado el 04 de Septiembre de 2019, de https://www.fundacionlilly.com: https://www.fundacionlilly.com/es/cvs/premios-de-investigacionbiomedica/2017_martinez-mojica_francis.aspx Martinez, F. (Enero de 2016). www.elche.me. Recuperado el 04 de Septiembre de 2019, de www.elche.me: http://www.elche.me/biografia/martinez-mojicafrancisco-juan Regalado, A. (28 de Noviembre de 2018). https://www.technologyreview.es. Recuperado el 4 de Septiembre de 2019, de https://www.technologyreview.es: https://www.technologyreview.es/s/10772/todo-lo-que-se-sabe-sobre-losbebes-chinos-editados-con-crispr Regalado, A. (05 de Febrero de 2019). https://www.technologyreview.es. Recuperado el 04 de Septiembre de 2019, de https://www.technologyreview.es. Sternberg, S. (s.f.). https://www.bbvaopenmind.com. Recuperado el 04 de Septiembre de 2019, de https://www.bbvaopenmind.com: https://www.bbvaopenmind.com/articulos/la-revolucion-biologica-de-la-ediciongenetica-con-tecnologia-crispr/ Torres, L. (03 de Marzo de 2019). https://www.nationalgeographic.com.es. Recuperado el 04 de Septiembre de 2019, de https://www.nationalgeographic.com.es: https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/actualidad/la-tecnologia-crisprha-democratizado-edicion-genetica_13940
Isadora Cid Valentina Rodríguez Antonia Vicencio
Contenido 1. Resumen Introducción Innovación Médica a. Contexto del problema b. ¿Qué es la impresión 3D? c. innovación i. Actualidad con impresión 3D ii. Micro Corazón iii. Equipo innovador
la
Resumen El número de donantes de órganos ha disminuido gradualmente en chile, haciendo cada vez más difícil realizar trasplantes. este tratamiento es vital debido a que es la única opción cuando la farmacología no ha dado resultados. Frente a este problema surge la necesidad de buscar otras fuentes de obtención de órganos. La solución a esto podría ser la impresión 3D de órganos. En la actualidad, se han impreso prótesis óseas, tejidos epitelial, entre otros. Un grupo de diversos profesionales ha logrado imprimir el primer micro corazón, abriendo la puerta a la impresión 3D de órganos. Palabras clave: Impresión 3D, micro corazón, trasplante.
Introducción: La innovación médica es un proceso fundamental de esta área, ya que, provoca el abordaje más seguro e integral de la salud de los pacientes, en base a la evidencia científica. Los procesos innovadores llevan a reducir los tiempos de atención, hacer de la atención más efectiva, llegar a diagnósticos más precisos y de forma rápida. Pero por sobre todo la innovación médica basada en evidencia nos llevará a todo el personal de la salud a brindar una atención de calidad y mejorar la vida de las personas desde una mirada integral, holística e interdisciplinaria. Se entiende por innovación : “Creación o modificación de un producto, y su introducción en el mercado.” (RAE,2019) Llevando esta definición al área médica nos referiremos a todo aquel producto nuevo, creado para mejorar la salud de las personas, el proceso de diagnóstico, curación o restablecimiento y mantención de la salud. Además, se entiende por basado en evidencias a todos los avances de la innovación deben ser científicamente comprobables, replicables y aplicables en humanos, con el menor número de efectos adversos y la mayor cantidad de efectos favorables. Para finalizar se entenderá por salud “«La salud es un estado de completo bienestar físico, mental y social, y no solamente la ausencia de afecciones o enfermedades»” (OMS, 1948)
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Las donaciones en nuestro país están por debajo del promedio mundial y regional. A modo contextual, la situación en otros países es: en Europa, España cuenta con 43 donantes por millón de habitantes, y en américa, Argentina que tiene 14 donantes por millón de habitantes. En Colombia son 14 y casi 20 en Uruguay. (MEGA, s.f.). Estas cifras son alarmantes, ya que, las personas mueren esperando trasplantes. Como solución a esto llegan las impresoras 3D, con propuestas innovadoras para hacer viable el trasplante de órganos sintéticos.
Contexto del problema: El trasplante de órganos consiste “un tratamiento médico realizado cuando existe la falla irreversible de un órgano, y ya se han evaluado todas las otras alternativas de tratamiento para recuperarlo.” (MINSAL, s.f.) La utilización de este tratamiento es vital y costosa. El gran problema de este tratamiento es que han disminuido, en Chile y otros países, el número de donantes de órganos. En chile, en el año 2017, había 173 donantes, a la fecha la cifra ha disminuido a 119 personas, como se muestra en la (imagen 1). (Tele13, 2019), este número es preocupante, ya que, 1820 personas se encuentran en lista de espera para recibir un trasplante. (imagen 2) (Clínica Las Condes, s.f.)
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¿Qué son las impresoras 3D?: ●
La impresión 3D se basa en el concepto de fabricación digital, este concepto tiene como pensamiento base “convertir la información en cosas y las cosas en información” (Jorquera Ortega). Entendiendo esto, las impresoras 3D son máquinas capaces de crear objetos volumétricos sólidos a partir de modelos hechos por computador, estos son capaces de analizar, seleccionar y recopilar la información mediante la lectura de documentos y materiales bibliográficos que contienen datos relacionados con el estudio. (Wikipedia, 2019) 3
Historia de las impresoras 3D Año 1983-1984
Inventor Charles Hull
Descripción - Primera impresora 3D. - Proceso de impresión que permite que un Objeto en 3D se cree a partir de datos digitales
1992
Empresa 3D SLA
- Fabricación de prototipos capa por capa - El proceso consiste en un láser UV va solidificando un fotopolímero, un líquido con la viscosidad y color parecido al de la miel, el cual va fabricando partes tridimensionales capa por capa.
1999
Científicos del Instituto de Wake Forest de Medicina Regenerativa
- Esta impresora tiene la particularidad de que fue el primer gran avance en el área de la medicina - El primer órgano creado en laboratorio que se implementó en humanos fue un aumento de la vejiga urinaria utilizando recubrimiento sintético con sus propias células.
2002
Científicos del Instituto de Wake Forest de Medicina Regenerativa
-Diseñan un riñón en miniatura completamente funcional y con la capacidad de filtrar sangre y producir orina diluida en un animal.
2005
Dr. Adrian Bowyer
-Funda RepRap -El objetivo es La construcción de una impresora 3D que puede imprimir la mayoría de sus propios componentes.
2006
SLS
-Primera máquina de esta empresa - Utiliza un láser para fundir materiales en el proceso de impresión 3D.
2008
RepRap
-Lanzan a Darwin, la primera impresora 3D con capacidad de imprimir la mayoría de sus propios componentes.
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2008
Shapeways
2008
Lanza una página web privada para ofrecer un nuevo servicio de co-creación entre la comunidad permitiendo que artistas, arquitectos y diseñadores presenten sus diseños en 3D como objetos físicos baratos. -Primera prótesis de pierna
2009
Industrias MakerBot
-Empiezan a vender kits de montaje que permiten a los compradores fabricar sus propias impresoras 3D y productos.
2009
Dr. Gabor Forgacs
-Llega la bio-impresión y se imprime el primer vaso sanguíneo.
2011
Ingenieros de la Universidad de Southampton
-Diseñaron y planearon el primer avión impreso en 3D.
2011
Kor Ecologic
-Presentan a Urbee, un prototipo de auto que trata de ser lo más eficiente posible con el medio ambiente, siendo toda su carrocería diseñada e impresa en 3D.
2011
Materialie
- Primera empresa en ofrecer un servicio de impresión 3D de oro de 14 Quilates y plata de ley
2012
Doctores e ingenieros holandeses y la empresa LayerWise
-Primeras prótesis de mandíbulas personalizadas
(Impresoras 3D,2018)
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Impresión 3D en el área médica, actualmente: En la medicina estas impresoras se utilizan para la creación de prótesis e implantes, en investigación farmacéutica (en relación con las formas de dosificación de medicamentos) y en la fabricación de tejidos y órganos. La ventaja que tienen es que da la libertad de hacer estos “productos” a medida del paciente que lo necesite; como, por ejemplo, implantes o prótesis raras que podrían ser muy costosas para el paciente. (Clinic Cloud, 2019)
Presentación de la innovación Prótesis e implantes: las prótesis e implantes que se han hecho con las impresoras 3d van desde una pequeña pieza dental hasta la reconstrucción total de un cráneo. Estas ayudan a que sean más ligeras y con movimientos más naturales. Las prótesis se dividen en dos categorías: en externas e internas. Las externas se refieren a la asequibilidad de las impresoras 3d, refiriéndose que cualquier persona con una impresora 3d puede producir una prótesis de bajo costo. Las internas son donde se utilizan materiales biocompatibles adecuados para estos tipos de cirugía, como por ejemplo metales, polímeros, etc. (TRSD, 2019) 6
Tejidos:
generalmente
se utilizan las impresoras 3d en los
tejidos en los casos de quemaduras ya que es muchos más fácil y rápido conseguir los injertos de tejido epitelial. En los tejidos las impresoras 3d funcionan de la siguiente manera: Una parte de ellas deposita células humanas que conforman el tejido y la otra parte deposita hidrogel o matriz de soporte. Estas células se encuentran concentradas en pequeños esferoides y cada uno de estos formados por miles de células. Primero se deposita una capa de hidrogel y luego se van añadiendo las células y así sucesivamente. Las células son las que se van fusionando para formar el tejido deseado, sin ser necesario imprimir exactamente la forma deseada. En los tejidos las impresoras 3d funcionan de la siguiente manera: Una parte de ellas deposita células humanas que conforman el tejido y la otra parte deposita hidrogel o matriz de soporte. Estas células se encuentran concentradas en pequeños esferoides y cada uno de estos formados por miles de células. Primero se deposita una capa de hidrogel y luego se van añadiendo las células y así sucesivamente. Las células son las que se van fusionando para formar el tejido deseado, sin ser necesario imprimir exactamente la forma deseada. (Arraéz Alvarez & Arraéz Alvarez, 2014)
Fármacos: Las impresoras 3d en los fármacos ayuda a combinar en un solo comprimido varias dosis de principios activos. También es de más fácil acceso para el paciente así ajustar a cada paciente las dosis y reducir la duración del tratamiento. (El país, 2016). Además, se utilizan en las industrias farmacéuticas para analizar los fármacos. (Bucco, 2016)
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La impresión 3D hoy: Impresión del primer micro corzón: Unos de los avances más nuevo en el área de las impresiones de órganos fue dado a conocer el 15/04/2019. Se trata de un corazón que tiene un diámetro de 3 centímetros. Este es el primer corazón sintético. En su estructura contiene vasos sanguíneos, ventrículos y cámaras. Para la realización de este se utilizó materia y células provenientes de un paciente y biomateriales, biopsias de tejido graso de esta persona, de esta última muestra se separaró el colágeno y se reprogramaron células para que sean madres, progenitoras, para que luego se diferenciarán y se convirtieran en células cardiacas y vasos sanguíneos. De los biomateriales obtenidos del paciente, provenientes de las biopsias, se crea la biotinta, procesando dichos biomateriales.
Se conoce que este corazón es muy básico, ya que mide 3 cm de diámetro, esto es equivalente a un corazón de una rata o conejo. Después de este gran logro se presenta el desafío de madurar este corazón para que pueda cumplir su función de bombear. En este nuevo corazón impreso, las células que posee, si se contraen, pero de manera descoordinada, en nuevo desafío es lograr que se contraen juntas. Cuando esto ocurra se podrá comenzar a hacer trasplantes en animales, se piensa que el dicho procedimiento será posible dentro 1 año. Se espera que en 10 años se logre realizar un corazón humano, ya que tendría el mismo proceso y los futuros pacientes no tendrían que esperar algún trasplante ni tomar medicamento para la posibilidad de rechazo. (Bracho-Sanchez, 2019)
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El equipo innovador que realizó este corazón, fue el equipo de investigación de la Universidad Tel Avivy, como director del equipo esta Tal Dvir que trabaja en el Laboratorio para Ingeniería del Tejido y Medicina Regenerativa, en la Facultad de Ciencias Vivas George S.Wise, de la Universidad de Tel Aviv. [ (Dvir, s.f.) EL año 2018, Tal Dvir fue uno de los 9 galardonados con el Premio Dan David 2018 que fueron anunciados el 7 de febrero por el Profesor Joseph Klafter, Presidente de la Universidad de Tel Aviv y Presidente de la Junta del Premio Dan David y el Profesor Itamar Rabinovich, Presidente de la Fundación Dan David.Con su trabajo de Engineering tissues and organs: From patient-spesific tissuees to boinic organs. (Dan David prize, 2018)
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Conclusiones A modo de conclusión, frente al problema de la reducción de número de donantes las impresoras 3D podrían ser la resolución. en la actualidad las impresoras 3D tienen muchas aplicaciones, dentro de área de la medicina algunas son: prótesis óseas, craneales, dentales y tejido epitelial, para la restauración de pieles quemadas. Además, ha tenido un impacto muy importante en la farmacología, ya que, nos ayuda a ajustar las dosis, esto es muy beneficioso porque se adaptamos la farmacología a los requerimientos individuales de cada paciente y nos puede ayudar a disminuir la tasa de error humano en la fabricación farmacológica. Debido a la reducción de donantes, muchas personas mueren en listas de espera. En materia médica el equipo de investigación de la Universidad Tel Avivy, abre las puertas para el primer paso al trasplante efectivo de órganos 3D. Este equipo creó el primer micro corazón impreso artificialmente con material biológico de un paciente. Si bien el corazón no bombea por sí solo, sus células sí bombean de forma descoordinada. Generando la esperanza de que con mejoras y más avance en este proyecto innovador, en 10 años se pueda obtener un corazón impreso artificialmente, humano, con sus funciones de contractibilidad y bombeo efectivas, para ser trasplantado, otorgándonos así una solución al problema inicial planteado.
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Bibliografía Arraéz Alvarez, J. L., & Arraéz Alvarez, M. E. (24 de Febrero de 2014). Aplicaciones de las impresoras 3D en medicina. Recuperado el 20 de agosto de 2019 Bracho-Sanchez, E. (17 de Abril de 2019). Researchers 3D-print heart from human patient's cells. Recuperado el 20 de agosto de 2019, de https://edition.cnn.com/2019/04/15/health/3d-printed-heart-study/index.html Bucco, M. (junio de 2016). La impresión 3D y su aplicación en otros servicos médicos (prótesis, fármacos, órganos). Recuperado el 20 de agosto de 2019, de http://repositorio.udesa.edu.ar/jspui/bitstream/10908/11878/1/%5BP%5D%5B W%5D%20T.M.%20Ges.%20Bucco%2C%20Mariano.pdf Clinic Cloud. (15 de agosto de 2019). Impresoras 3D en medicina: usos que desconocías. Recuperado el 18 de agosto de 2019, de https://cliniccloud.com/blog/impresoras-3d-en-medicina-usos-que-desconocias/ Clínica las condes. (s.f.). Noticias. Recuperado el 13 de agosto de 2019, de TRASPLANTES: 1820 PERSONAS ESPERAN UN ÓRGANO EN CHILE: https://www.clinicalascondes.cl/CENTROS-YESPECIALIDADES/Centros/Centro-de-Trasplantes/Noticias/Te-puedeinteresar/Trasplantes-personas-esperan-organo-Chile Dan David prize. (15 de febrero de 2018). 2018 Dan David Prize Laureates Announcement. Recuperado el 13 de agosto de 2019, de https://www.youtube.com/watch?v=6sr4Nh9VWnw&feature=youtu.be&t=10m 25s Dvir, T. (s.f.). Tal Dvir. Recuperado el 20 de agosto de 2019, de https://scholar.google.cl/citations?user=ShkAj38AAAAJ&hl=en&oi=ao El país. (25 de junio de 2016). La impresión 3D llega a los medicamentos. Recuperado el 20 de agosto de 2019, de https://elpais.com/tecnologia/2016/06/23/actualidad/1466673185_441807.htm l Jorquera Ortega, A. (s.f.). ¿Qué es la fabricación digital? En A. j. Ortega, & P. Coronel Romero (Ed.), Fabricación digital: introducción al modelado e impresión 3D. Recuperado el 13 de agosto de 2019 MEGA. (s.f.). La realidad de Chile en cuanto a la donación de órganos. Recuperado el 13 de agosto de 2019, de Nuestro país presenta bajas tasas de donantes con respecto a la realidad regional: https://www.mega.cl/causas/informate/33066-la-realidad-de-chile-en-cuantoa-donacion-de-organos.html MINSAL. (s.f.). Donación y trasplantes de órganos y tejidos. Recuperado el 20 de agosto de 2019, de ¿Qué es la donación de órganos?: https://www.minsal.cl/donacion-y-trasplantes-de-organos-y-tejidos/preguntasfrecuentes/ Tele 13. (Lunes 04 de febrero de 2019). Cae cifra de donantes de órganos y alerta a autoridades. Recuperado el 2019 de agosto de 13, de (https://www.t13.cl/noticia/nacional/Disminucion-de-donantes-de-organosllama-a-las-autoridades-a-tomar-medidas-inmediatas
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TRSD. (12 de marzo de 2019). 7 avances en la medicina que la impresión 3D puede hacer YA. Recuperado el 20 de agosto de 2019, de https://impresiontresde.com/cosas-impresion-3d-medica-puede-hacer-ya/ wikipedia. (8 de agosto de 2019). Wikipedia, la enciclopedia libre. Obtenido de Impresora 3D: https://es.wikipedia.org/wiki/Impresora_3D OMS. (7 de abril de 1948). Organización mundial de la salud. Recuperado el 3 de septiembre de 2019, de ¿Cómo define la OMS la salud?: https://www.who.int/es/about/who-we-are/frequently-asked-questions RAE. (2019). Real academia española. Recuperado el 3 de septiembre de 2019, de https://www.rae.es Impresoras 3d. (1 de enero de 2018). Breve historia de la impresión 3D. Recuperado el 2 de septiembre de 2019, de https://www.impresoras3d.com/breve-historia-de-la-impresion-3d/
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ÍNDICE
Portada
Página 1
Índice
Página 2
Abstract
Página 3
Introducción Enfermedades cardiovasculares Infarto Incidencia
Páginas 4 y 5
Desarrollo Investigaciones Parche cardiaco Células madres Impresión 3D
Páginas 6,7 y 8
Conclusión
Página 9
Bibliografía
Página 10
Abstract Según la OMS las patologías cardiacas poseen una gran incidencia en el mundo como en nuestro país, producto de los factores de riesgo que condicionan esta enfermedad, siendo especialmente altos en Chile. A modo de buscar una solución efectiva a los tratamientos se han realizado múltiples investigaciones por instituciones y científicos reconocidos, buscando efectividad en la recuperación posterior a una enfermedad cardiaca. Por esta razón se creó un parche cardiaco que además de latir por sí solo libera sustancias que ayudan a la reparación del daño tisular producido por la patología vascular. Esta creación es posible por células madres, las cuales fueron reprogramadas científicamente para que se diferenciarán en células cardiacas funcionales, a fin de ser compatibles con el músculo cardíaco a reparar, y no ser rechazadas por el sistema inmune. El parche será formado gracias a impresoras 3D, creando los parches de acuerdo a un tamaño específico que depende de los requerimientos de cada paciente. Introducción Desde 1997 hasta el 2013 han disminuido las muertes por enfermedades cardiovasculares. No obstante, no deja de ser un problema de salud tanto para el país como para el mundo; es por esto que la Organización Mundial de la Salud (OMS) tiene como prioridad las enfermedades cardiovasculares. Esta prioridad es posible gracias al Plan Global para la Prevención y Control de las enfermedades no transmisibles dentro de los años 2013-2020. En nuestro país, el MINSAL lo refleja en la Estrategia Nacional de Salud de los años 20112020. (Ministerio de Salud de Chile, 2017) En nuestro país el infarto al miocardio es la principal causa de muerte en la población adulta chilena, las cifras son sorprendente ya que anualmente hay un total de 28.064 fallecidos. Según el MINSAL, es una muerte celular progresiva de la membrana del corazón y además de un deterioro de su función electrocardiográfica y enzimática. Estas fallas determinarán la disminución de flujo sanguíneo al miocardio, generando un déficit de sangre grave en este mismo, que progresará con el tiempo hasta generar una falla de las células del músculo cardiaco. Hay distintas consecuencias de este daño cardiaco y según el tiempo en el que se vea desarrollado, se traducirá en daños como arritmias, roturas del miocardio, insuficiencia cardiaca e incluso la muerte. (Ministerio de Salud de Chile, 2017)
En el estudio internacional Interheart, en primer lugar, se detectaron importantes factores que aumentan el riesgo a presentar un infarto agudo al miocardio, de las cuales nombraremos las más relevantes: la hipertensión arterial, diabetes mellitus, tabaquismo, dislipidemia y obesidad abdominal. En segundo lugar, se menciona factores protectores, tales como: el consumo adecuado de frutas y verduras y la actividad física regular. (Ministerio de Salud de Chile, 2017) La incidencia del infarto va aumentando con la edad, por lo tanto, es esperable que el número de casos en los próximos años aumente significativamente, como consecuencia del envejecimiento exponencial de la población chilena, por lo que a futuro serán necesarios nuevos métodos que ayuden a reducir los infartos al miocardio.
Debido a la importancia de las enfermedades cardiovasculares, surgen diferentes tipos de estudios a lo largo del mundo para revertir o más bien, darles una solución a estas patologías, de esta manera poder generar una mejor calidad de vida y así, también, tener un mejor pronóstico de vida posterior a la presencia de una enfermedad cardiovascular. Por esta razón
hay múltiples centros de investigación que han dedicado tiempo a crear importantes avances tecnológicos en salud, y en este caso, se ha estado desarrollando un nuevo parche cardiaco que tiene la capacidad de latir por sí mismo y además de ayudar a reparar el tejido cardiaco mediante la liberación de ciertas sustancias específicas para la regeneración de este. (Organizacion Mundial de la Salud, s.f.) Desarrollo En este último tiempo, un grupo de científicos de diferentes centros de investigaciones como el Instituto Alemán de Investigación Cardiocirculatoria, Imperial College y la Universidad de Duke, han estado desarrollando un revolucionario parche constituido de células madres. Esta nueva innovación tecnológica llegaría a ayudar en la reparación del corazón posterior un infarto. Este mecanismo tiene la capacidad de latir por sí solo, además de liberar determinadas sustancias que aportan a la reparación tisular en el área infartada. Thomas Owen, científico del Centro de Medicina Regenerativa del Imperial College afirmó, “Una vez que las células cardiacas llegan a cierto grado de desarrollo comienzan espontáneamente a latir juntas. Es increíble ver esto”. El principal uso que se le atribuye hasta el momento, es para casos de infarto que generalmente son causados por una insuficiencia cardiaca y por los factores de riesgos relacionados a enfermedades cardiovasculares. (BBC News Mundo, 2019)
El nuevo parche cardiaco, en los tres institutos antes mencionados, consiste en una tecnología, función y acción similar, solo se diferencia con los demás en la forma y diámetro de este y además que en los ensayos realizados son en diferentes animales, ya que unos experimentaron en ratas y otro en conejos. (Temas y Noticias, 2019) La formación de este, es posible gracias a las células madres de las cuales se compone, siendo estas la materia prima del cuerpo, puesto que a partir de ellas podemos generar otras líneas celulares, como en este caso lo son las células cardiacas. (Mayo Clinic, 2019)
En este parche, tenemos células madres reprogramadas genéticamente, es decir, una célula adulta normal, ya diferenciada del tejido conectivo, la llevan a un laboratorio reprogramado genéticamente y la convierten primariamente a célula madre y luego la transforman en una célula cardiaca funcional. El uso de este tipo de células ayudaría a prevenir el rechazo del sistema inmune, ya que al provenir del paciente en cuestión son histocompatibles, esto ayuda a que este sistema no las detecte como células extrañas y pueda integrarse óptimamente al corazón. Sin embargo, aún no se conocen los efectos adversos del uso de esta técnica, debido a que aún no es probado en humanos, aunque se espera que se logre realizarlo dentro de los próximos dos años. (Mayo Clinic, 2019)
En el Imperial College London liderado por Sian Harding, Profesora de farmacología cardíaca en el Instituto Nacional del Corazón y los Pulmones, científicos desarrollaron este parche a partir de 50 millones de células madre, las cuales fueron reprogramadas a partir de células extraídas del pulmón, que mediante la bioingeniería fueron revertidas a células madres, y posteriormente diferenciadas a cardiomiocitos, haciendo crecer estas células en forma de parche. (Imperial College London, s.f.)
https://www.youtube.com/watch?time_continue=33&v=0pXea2D_9OU
La creación del parche es posible gracias a un proceso de impresión 3D, que permite darle forma y tamaño al parche adecuado para cada paciente, puesto que cada corazón tiene una diferente extensión en cuanto a daño tisular. Su producción inicia con la diferenciación de células madres inducidas en una red de colágeno y tejido conjuntivo, dando la dimensión y funcionalidad adecuada del parche según el requerimiento de cada paciente. (Imperial College London, s.f.)
https://www.youtube.com/watch?v=K8uf31NBN9E
Conclusión Realizando este trabajo, nos dimos cuenta como grupo lo fundamental que es el desarrollo de las innovaciones en el área de medicina, enfermería, kinesiología, etc. Particularmente en el área de la salud, debido a que es aquí donde estarán en juego la vida de las personas, y será gracias a estas innovaciones, se generarán nuevas formas de prevenir, tratar y curar los diferentes tipos de enfermedades. Particularmente hablando del parche cardiaco, nos dimos cuenta de lo vital que es el que se siga desarrollando esta investigación, ya que como mencionamos a lo largo del trabajo, las patologías cardiacas lideran actualmente como causa de muerte a nivel mundial, por lo que
es fundamental buscar una forma de tratamiento, para así poder darles una segunda oportunidad a las personas que padecieron una de estas patologías, ya sean infartos, insuficiencias cardiacas, etc. Los nuevos descubrimientos, serán apoyados por las nuevas tecnologías, que nos brindarán las herramientas necesarias y sumando así los nuevos conocimientos desarrollados, encontrando entonces nuevas soluciones para las distintas afecciones de salud de la población; desde nuevas técnicas y materiales para realizar curaciones, nuevos sistemas de punción y administración de medicamentos, hasta nuevas técnicas para tratar daños en órganos fundamentales para nuestro organismo como lo es el parche cardiaco. Finalmente, todas estas innovaciones nos ayudarán a entregar un mejor servicio de salud y así ayudar al paciente en su recuperación luego de los diversos procedimientos, lo que lograríamos mejorar la calidad de vida de nuestros pacientes y prevenir un segundo infarto.
Bibliografía BBC News Mundo. (4 de Junio de 2019). www.bbc.com. Recuperado el 13 de Agosto de 2019, de www.bbc.com: https://www.bbc.com/mundo/noticias-48514915 Imperial College London. (s.f.). www.imperial.ac.uk. Recuperado el 13 de Agosto de 2019, de www.imperial.ac.uk: www.imperial.ac.uk/people/sian.harding Imperial College London. (s.f.). www.imperial.ac.uk. Recuperado el 13 de Agosto de 2019, de www.imperial.ac.uk: https://www.imperial.ac.uk/bhf-regenerativemedicine/research-themes/stem-cell-derived-cardiomyocytes/ Mayo Clinic. (24 de Junio de 2019). www.mayoclinic.org/es-es. Recuperado el 13 de Agosto de 2019, de www.mayoclinic.org/es-es: www.mayoclinic.org/es-es/testsprocedures/bone-marrow-transplant/in-depth/stem-cells/art-20048117 Ministerio de Salud de Chile. (4 de Agosto de 2017). www.minsal.cl. Recuperado el 13 de Agosto de 2019, de www.minsal.cl: https://www.minsal.cl/mes-del-corazon-2017/ Organizacion Mundial de la Salud. (s.f.). www.who.int/es. Recuperado el 13 de Agosto de 2019, de www.who.int/es: https://www.who.int/cardiovascular_diseases/about_cvd/es/ Temas y Noticias. (06 de Junio de 2019). http://www.temas.cl. Recuperado el 13 de Agosto de 2019, de http://www.temas.cl: http://www.temas.cl/2019/06/06/como-crearon-unparche-que-late-y-puede-reparar-los-musculos-del-corazon-tras-un-infarto/
Editoras:
1
Ignacia Alarcรณn Jessica Burgos. Ignacia Dagรก Katterinne Franch
Temario 1
INTRODUCCIÓN
1.1 RESUMEN 1.2 ABSTRACT 2
CONTEXTO
2.1 ¿QUÉ ES UNA CIRUGÍA CRANEAL? 2.2 COMPLICACIONES 3
INNOVACIÓN
4
MÉTODOS Y TÉCNICAS A UTILIZAR
5
EQUIPO INNOVADOR
5.1 CUADRO N°1 6
CONCLUSIÓN
7
BIBLIOGRAFÍA
INTRODUCCIÓN 1 RESUMEN 1.1 Cuando se habla de Cirugía Craneal, se refiere a un procedimiento quirúrgico invasivo, en el cual el paciente se encuentra expuesto a varios factores de riesgo, como por ejemplo, los cuidados post cirugía, los cuales son fundamentales para que el usuario logre una correcta recuperación. La cirugía consta de cortar la duramadre la cual es la capa más externa que está adherida a la pared craneal. Por lo que requiere de una venda para cubrir ésta, así evitar infecciones y acelerar la recuperación. El vendaje que se utiliza normalmente para este procedimiento es de colágeno, proteína de origen animal.
Lamentablemente, a veces el cuidado post procedimiento no se cumple satisfactoriamente, a motivo de una higiene de mala calidad, no cambiar parches en los tiempos correctos, etc. Siendo por esto que, el pronóstico del paciente empeore. Ante esta complicada situación, diversas compañías de científicos, han investigado y trabajado en alguna solución, como es el ejemplo de Nurami, una entidad encargada en ser revolucionarios de la tecnología médica. (Blum, 2019)
ABSTRACT 1.2 When we talk about Cranial Surgery, we refers to an invasive surgical procedure, in which the patient is exposed to several risk factors, such as post-surgery care, which are essential for the user to achieve a correct recovery. The surgery consists of cutting the dura mater, which is the outermost layer that is attached to the cranial wall. So it requires a bandage to cover it, to avoid infections and have a speeding up recovery. The bandage that is normally used for this procedure is made from collagen, a protein of animal origin.
Unfortunately, sometimes the postprocedural care is not satisfactorily fulfilled, because of the poor quality hygiene, like not changing patches at the correct times, etc. That is why, the patient's prognosis worsens. Faced with this complicated situation, several companies of scientists have researched and worked on a solution, such as the example of Nurami, an entity in charge of being revolutionaries of medical technol
CONTEXTO 2 ¿QUÉ ES UNA CIRUGÍA CRANEAL? 2.1 La cirugía craneal es un procedimiento invasivo donde el cirujano accede al cerebro a través del cuero cabelludo creando un agujero en el cráneo y extrae un fragmento llamado colgajo óseo. El agujero posterior a la cirugía se debe cubrir con una venda para proteger de infecciones y evitar que el líquido cefalorraquídeo se filtre favoreciendo una pronta y adecuada rehabilitación. (K, 2016) Pero ¿Por qué es tan importante una cirugía craneal? El espacio intracraneal contiene líquido cefalorraquídeo, sangre y tejido cerebral, generando un equilibrio fisiológico, medido por el PIC, la presión intracraneana. En adultos, los rangos normales son entre 10 a 15 mmHg, y cuando este cambia, aumentando o disminuyendo, produce grandes riesgos a la persona afectada, manifestándose en una serie de síntomas y signos, que, si no son atendidos a tiempo, puede llegar a la muerte del paciente. (DrTango, 2019)
COMPLICACIONES 2.2 Este vendaje en muchas ocasiones no tiene las propiedades físicas y mecánicas para favorecer la adecuada curación provocando complicaciones como sangrado, inflamación, coágulo intracraneal, convulsiones e infecciones por malas prácticas de higiene en el sitio de incisión extendiendo los días de rehabilitación en el hospital. Un ejemplo de vendaje utilizado post cirugía craneal es el DURAGEN, un sustituto dural de origen animal que utiliza un material biocompatible basado en colágeno, este tipo de injerto lo lidera INTEGRA, otra entidad investigadora. (Osorio, 2005) (Pérez, 2014) Fig. 2: Parche bovino (Nurami, 2019)
Contiene un sellador
Requiere líquido extra sellador
Las nanofibras crean un andamio natural para mejor regeneración
Una esponja muy gruesa
Sin adherencias al cerebro.
Adherencias peligrosas
Fuerte y flexible con excelente retención de sutura
Se rompe fácilmente y no sostener bien las suturas
El mercado busca un dispositivo biodegradable y regenerativo que selle la herida mientras se mantenga la flexibilidad y la rentabilidad. (Barbosa, 2005)
INNOVACIÓN 3 La compañía israelí Nurami medical establecida en el año 2014, ha desarrollado un parche hecho de nano fibras sintéticas y biodegradables con un sellador especial incorporado que evita la entrada de patógenos y la fuga de fluidos. Es de 3 a 6 veces más delgada, segura y de menor costo en comparación a otros productos. Estos parches se asemejan a la Duramadre con un espesor natural similar (<0,5 mm), en comparación con los parches de colágeno, lo que facilita a los cirujanos la manipulación y adaptación al tejido. Al ser biodegradable no requiere de movimiento manual, sino que el cuerpo la disuelve cuando el tejido está curado. (Sesman, 2007) Su estructura está compuesta por nanofibras entrelazadas entre sí, junto a un gel sellante, generando poros impenetrables a microorganismos y patógenos, y prevé la producción de material purulento. Disminuye completamente el riesgo de enfermedades transmisibles porque está hecho de polímeros sintéticos de grado médico. (Nurami, 2019)
MÉTODOS Y TÉCNICAS A UTILIZAR 4 Estudios preclínicos:
Implantación en ratas - seguridad
10 Excelente regeneración Sin eventos adversos 3
Implantación en Dura de cerdos Rendimiento y La seguridad Implantación en Dura de conejos – biocompatibilidad y la seguridad
19
Implantación en Dura de Caninos Rendimiento y La seguridad
3
Pruebas de biocompatibilidad: Pasadas.
Excelente integración
Buena integración Sin eventos adversos No hay fugas de LCR Sin eventos adversos
Ensayos clínicos: Sitio clínico: Hospital Universitario de Brno, República Checa (2do más grande en el País).
Estudio: 6 pacientes en un estudio de seguridad con un seguimiento de 6 meses. Actualización: 4 pacientes implantados sin eventos adversos relacionados con el dispositivo (septiembre de 2018). Finalización prevista: noviembre de 2018.
ARTIFASCIA implantado para reparar una lesión dural en un paciente.
El paciente fue operado en mayo de 2018 para extirpar un meningioma y fue dado de alta, sin fugas de LCR u otros eventos adversos relacionados con el dispositivo. Cabe mencionar que los pacientes sometidos a este estudio, son usuarios que requerían de una cirugía craneal. (B, 2017) (Nurami, 2019)
EQUIPO INNOVADOR Cuadro N°1
Hannoch Marksheid / CEO, experto en planificación estratégica, implementación de procesos y desarrollo de programas con amplia experiencia en recaudación de fondos y obtención de subvenciones.
Harel Kasuto / Jefe de producción, científico con experiencia diversa en la industria de la biotecnología. Recibió su Ph.D en biología en la Universidad Hebrea.
Profesor Issam Awad / Neurocirujano, es el director de la división neurovascular en el hospital universitario de Chicago.
Amir Bahar / CTO y Rodaina Omar / Ingeniero cofundador, es un de producto y control de emprendedor y científico calidad. multidisciplinario con experiencia en modelos preclínicos de investigación cerebral, farmacología y electrofisiología. Tiene experiencia también en la industria de dispositivos médicos con un enfoque en implantes degradables y nanofibras.
Nora Nseir / CTO, Malca Chen-Zion cofundador y miembro de Gerente de regulación la junta, es una emprendedora biomédica. Trabajó en un injerto óseo basado en nanofibras en Technion y Bonus BioGroup.
Doctor Henry Brem / Neurocirujano, profesor de neurocirugía de Harvey Cushing en la Universidad Johns Hopkins, director del departamento de neurocirugía y neurocirujano en jefe. También es profesor de Oncología, Oftalmología e Ingeniería Biomédica y codirige el Programa de Cáncer Cerebral para el Centro de Cáncer Johns Hopkins Kimmel.
/ Doctor Sagi Harnof / Neurocirujano, jefe del Departamento de Neurocirugía del Centro Médico Rabin, Petach Tikwa, el tercer hospital más grande de Israel. Se especializa en vascularización cerebral y en cirugías de tumores cerebrales.
Nitzan Besser/ Gerente Profesor Andrew Kaye / de operaciones clínicas Profesor de cirugía, Jefe del Departamento de Cirugía (RMH) de la Universidad de Melbourne y Jefe del Departamento de Neurocirugía del Hospital Royal Melbourne. También es presidente de la Sociedad Asiática de Cirujanos Neurológicos de Australasia. El profesor Kaye es el editor jefe de la revista Journal of Clinical Neuroscience. Profesor Michael Schulder/ Neurocirujano, Vicepresidente del Departamento de Neurocirugía y Director del Centro de Tumores Cerebrales de la Escuela de Medicina Hofstra Northwell, Manhasset, NY.
El Dr. Schulder es nombrado uno de los mejores médicos en el área metropolitana de Nueva York anualmente durante más de una década. Además, es un experto reconocido internacionalmente en el uso de métodos estereostáticas para tratar pacientes con tumores cerebrales. Profesor Eyal Zussman / Doctor en ingeniería mecánica, Technion.
(Nurami, 2019)
CONCLUSIÓN La Cirugía Craneal es un procedimiento quirúrgico altamente invasivo hacia el paciente, el cual puede presentar varios riesgos hacia su vida. Tales como la higiene aplicada en el momento post-cirugía, el cual es crucial para la mejoría de su pronóstico, también hay que considerar las fugas postoperatorias y las posibles adherencias al cerebro. Por este motivo, varios científicos han intentado realizar algún tipo de solución, logrando Nurami, compañía israelí, producir un parche quirúrgico sustituto y de apoyo a la duramadre, con propiedades curativas ya que las nanofibras mejoran la regeneración del tejido y proporcionan resistencia mecánica y flexibilidad, siendo impenetrable por microorganismos previniendo infecciones por parte de patógenos o del sistema inmune. (Díaz, 2006) Desde sus inicios en 2014 a cargo de Amir Bahar y Nora Nseir, ha obtenido grandes resultados en el área experimental, la cual culmina en el mes de mayo de 2019. Nurami Medical comenzó con la experimentación del parche en el cerebro porque es un mercado con necesidades existentes pero su tecnología tiene proyecciones de poder ser utilizado para proteger y reparar tejidos blandos en cualquier parte del cuerpo, es así cómo se posiciona a la vanguardia de la cirugía de próxima generación. (Nurami, 2019)
Bibliografía B, A. (22 de Noviembre de 2017). Nurami, medical technology 2017. Israel, Israel, Israel. Recuperado el 3 de Septiembre de 2019, de https://www.youtube.com/watch?v=OsSV0CUOCmU Barbosa, D. K. (1 de Marzo de 2005). http://scielo.sld.cu. Recuperado el 3 de septiembre de 2019, de http://scielo.sld.cu: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0034-74932005000100002 Blum, B. (16 de Julio de 2019). www.israel21c.org. Recuperado el 3 de Septiembre de 2019, de www.israel21c.org: https://www.israel21c.org/revolutionary-patch-keepsbrain-safe-after-cranial-surgery/ Díaz, O. (3 de Septiembre de 2006). http://scielo.isciii.es. Recuperado el 3 de Septiebre de 2019, de http://scielo.isciii.es: http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0376-78922006000300005 DrTango. (12 de marzo de 2019). medlineplus.gov. Recuperado el 3 de septiembre de 2019, de medlineplus.gov: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/003018.htm K, Y. (21 de Noviembre de 2016). http://neurocirugiacontemporanea.com. Recuperado el 3 de Septiembre de 2019, de http://neurocirugiacontemporanea.com: http://neurocirugiacontemporanea.com/doku.php?id=sustituto_dural Nurami. (16 de Junio de 2019). www.nurami-medical.com. Recuperado el 3 de Septiembre de 2019, de www.nurami-medical.com: https://www.nuramimedical.com/company/ Osorio, D. M. (Volumen 28 de Suplemento 1 de 2005). www.medigraphic.com. Recuperado el 3 de Septiembre de 2019, de www.medigraphic.com: https://www.medigraphic.com/pdfs/rma/cma-2005/cmas051w.pdf Pérez, N. (12 de mayo de 2014). encolombia.com. Recuperado el 3 de septiembre de 2019, de encolombia.com: https://encolombia.com/medicina/revistasmedicas/cirugia/vc-292/infecciones-asociadas-atencion-salud/2/ Sesman, A. L. (27 de Octubre de 2007). repositorio.pediatria.gob.mx. Recuperado el 3 de septiembre de 2019, de repositorio.pediatria.gob.mx: http://189.203.43.34:8180/handle/20.500.12103/3165
LA TECNOLOGÍA DEL MAÑANA
Paula Becerra Leidy Morán
Agosto, 2019.
Temarío:
Abstrac ¿Por qué surgen los quirófanos híbridos? Usos de los quirófanos híbridos ¿Qué es un quirófano híbrido? ¿Qué cirugías se ven beneficiadas por un quirófano híbrido? Lo que se necesita para tener un quirófano híbrido Conclusión Bibliografía
ABSTRACT U
n quirófano híbrido es una sala
quirúrgica en donde se realizan diferentes operaciones que sirven para realizar varios procedimientos de alta complejidad para así poder brindar un mejor servicio de salud mejorando cada acción médica tanto en tiempo como en precisión, donde las imágenes que se utilizan son en tiempo real, lo que permite que como resultado una experiencia menos traumática para los usuarios y familiares. El quirófano híbrido está compuesto por muchos dispositivos profesionales que complementan al equipo médico; también es importante cierta inversión de dinero para poder tener todo lo que sea necesario para el mantenimiento y posterior uso.
Concluyendo, un quirófano híbrido, aporta más cosas positivas que negativas; pueden facilitar neurocirugías, cirugías de tórax, cirugías de trauma, entre otras. Al compararlo con quirófano típico, estos estarías en desventaja ya que no permiten una imagen en tiempo real. Nuestro objetivo es darles a conocer que esta tecnología es muy eficaz porque gracias a todo lo que aportan los quirófanos híbridos se disminuye los riesgos de muerte en los pacientes y asegura más éxito en los procedimientos.
EL ORIGEN DE LOS QUIRÓFANOS HÍBRIDOS: Los quirófanos híbridos surgen porque suponen un método menos invasivo que permite operar sin tener que realizar grandes aperturas, por ejemplo, como es el caso de una cirugía de corazón abierto que tiene ya bastante riesgo y a la que cada vez acuden más pacientes, este quirófano realiza procedimientos guiados por técnicas de imagen en tiempo real y de alta resolución que sirven para así poder realizar procedimientos quirúrgicos precisos permitiendo que trabajemos en incisiones pequeñas sin tener que abrir al paciente de más, incluso en las operaciones más complicadas. Las cirugías que son realizadas en quirófanos híbridos pueden beneficiar a cualquier paciente que se sometan a ellas, esto debido a que la tecnología que se usa al ser avanzada facilita enormemente el proceso que se lleva a cabo, esto provoca que los mismos pacientes se sientan más seguros y confiados, permitiendo así que el paciente pueda volver a retomar su diario vivir con un mejor estado emocional en comparación a un quirófano típico.
El quirófano híbrido, además presenta una recuperación más
rápida y un trauma físico menor. Estos nuevos quirófanos nos brindan muchos beneficios. uno de ellos es que al realizar las cirugías el tiempo empleado sería menor que en las cirugías tradicionales, en comparación un quirófano típico puede utilizar equipos móviles de diagnóstico por imágenes, pero no produce las imágenes de alta calidad que se necesitan para procedimientos delicados, el propósito de este trabajo es darles a conocer que los quirófanos híbridos son capaces de reducir muchas infecciones y nos brindan más seguridad durante las intervenciones para así poder transmitir tranquilidad al paciente y sus familiares; (Tu canal de salud, 2018)
USOS DEL QUIRÓFANO HÍBRIDO HOY EN DÍA:
área en
VASCULARES CARDIACAS
NEUROLÓGICAS OTRAS
EN AVANCE: -
TRAUMA
-
TÓRACICO
-
ORTOPEDIA
-
ONNCOLOGÍA
-
UROLOGÍA
U
n quirófano híbrido es una
sala de cirugía quirúrgica moderna que permite realizar al mismo tiempo procedimientos de diagnóstico y terapéuticos, lo que general que se reduce el riesgo de retraso en la operación (puesto que esta se realiza de manera más rápida), mejorando la seguridad del paciente. Además, este tipo de quirófano cuenta con un sistema de imágenes como lo son los escáneres de imágenes por resonancia magnética, tomografía computarizada, tomografía axial computarizada, entre otras, en tiempo real para así poder guiar a los médicos cuando se realizan cirugías complejas. Estas salas de cirugía híbrida nacen principalmente por dos necesidades a nivel hospitalario: - Mejorar la calidad del cuidado de los pacientes. - Tener una mayor eficiencia.
Los quirófanos híbridos con capaces de satisfacer ambas necesidades debido a que combinan tecnologías poco invasivas con las imágenes de alta calidad en un solo espacio.
Cirugías que se ven beneficiadas por los quirófanos híbridos Neurocirugías:
La neurocirugía es una especialidad de la medicina que está dedicada a tratar enfermedades del sistema nervioso central o del sistema nervioso periférico que necesite una cirugía quirúrgica. Esta área es muy delicada, sin embargo, los quirófanos híbridos han logrado avances en lo que respecta el tratar aneurismas intracraneales (protuberancia o dilatación de un vaso sanguíneo en el cerebro), artrodesis vertebral (cirugía destinada a unir dos o más huesos de la columna vertebral de forma permanente para que no haya movimiento entre ellos) y embolización (trata MAVs que son conexiones anormales entre arterias y venas, y también trata aneurismas cerebrales).
Cirugía ortopédica trauma:
Cirugía de tórax: de
La cirugía ortopédica de trauma es una especialidad de la medicina que se centra en el estudio, el tratamiento, la conservación y el restablecimiento de la forma y función de las extremidades, columna vertebral y estructuras asociadas, que han recibido algún tipo de daño, que generalmente es peligroso para la vida, el cual es causado por fuerzas de impacto. El quirófano híbrido proporciona elementos que facilitan el reconstruir fracturas complejas como podrían ser casos del calcáneo, la pelvis, fracturas traumáticas de columna, un tratamiento de escoliosis, entre otros. En el caso de estas cirugías los quirófanos híbridos incluso facilitan el tratar con pacientes que presenten un grado alto de obesidad.
La cirugía de tórax es una especialidad de la medicina que se dedica a tratar en enfermedades de los pulmones, pleura (corresponde a la membrana serosa que recubre las paredes de la cavidad torácica y pulmones), mediastino, diafragma y pared torácica. Los quirófanos híbridos al incorporar cirugía por imagen pueden ofrecer gran precisión en casos de nódulos pulmonares lo que hace que se puedan ubicar con gran exactitud para ser diagnosticados y tratarlos mediante procedimientos como quimioterapias, radioterapias, quimioembolización, entre otros.
Lo que se necesita para tener un quirófano híbrido: Tener un quirófano híbrido constituye una gran inversión debido a que solo su adquisición tiene un valor entre el millón y los dos millones de pesos chilenos, esto sin contar los gastos que se suman como el mantenimiento y la remodelación. Aunque, por otro lado, el beneficio económico se refleja en la alta demanda de cirugías complejas. También las estadías de los pacientes tras el haber sido operados en un hospital o en una clínica son de más corto plazo gracias a los métodos más modernos en la cirugía. Otro beneficio es que la imagenología que ofrecen los quirófanos híbridos, al ser de alta calidad, asegura de inmediato la eficacia que podría tener la cirugía gracias a la reducción de errores.
Al tener un quirófano híbrido ha y dos importantes cosas que se deben considerar:
1. PLANIFICACIÓN PROGRESIVA:
PREVIA
Y
Es importantísima, se debe dedicar el tiempo y destinar los recursos adecuados a la etapa de la planificación para que se pueda asegurar el buen uso en el momento en el que el quirófano vaya a ser utilizado. Se deben considerar todas las posibles partes involucradas como lo son la anestesia, el cuidado perioperatorio (período se extiende desde que el paciente va al hospital o a la clínica hasta el momento en que vuelve a la casa), la tecnología y la gestión de la construcción, además de todo esto se debe incluir todas las especialidades médicas que se planean usar en el quirófano híbrido posteriormente. Como dato, en general, los fabricantes de quirófanos híbridos proporcionan un software de planificación para que quien quiera adquirir uno pueda diseñar adecuadamente la estructura con ayuda de las imágenes 3D.
2. .
En segundo lugar, las salas de operaciones híbridas deben ser utilizadas en su totalidad porque esto permitirá a los hospitales o clínicas generar varias ventas que no se pueden obtener si el quirófano es usado a medias o permaneciera vacío. Estas salas de cirugía híbrida además cuentan con sistemas de angiografía, por ejemplo, por lo que se requiere que el personal médico se deba capacitar lo más pronto posible para que todas las instalaciones del quirófano híbrido sean rentables y se puedan usar de forma óptima.
Por cierto, otro aspecto importante a considerar es la protección contra la radiación, si bien en los quirófanos híbridos la radiación a la que se exponen los pacientes y el personal es menor, hay que tener en cuenta que, para el equipo médico, muchas veces supone el estar expuestos casi diariamente a los rayos X por lo que hay que tomar las precauciones necesarias de seguridad para que todo resulte bien y el personal no se ponga en peligro.
Tamaño de la sala: El quirófano híbrido es más grande que un quirófano común porque al contener un sistema de imagenología requiere espacio adicional y más personal presente que en un quirófano normal, es por esto que si las instalaciones del hospital o la clínica en que se quiera instalar uno fueran muy pequeñas no se recomienda. En los quirófanos híbridos pueden trabajar entre 8 a 20 personas aproximadamente, incluyendo a todos los profesionales de la salud como lo serían los técnicos del área de la salud, médicos cirujanos, anestesistas, enfermeros y personal de apoyo para que sean de ayuda en el manejo de los dispositivos, entre otros. Se recomienda que sea una sala de mínimo 70 metros cuadrados considerando dentro la sala de control, pero sin incluir la sala técnica ni zonas de preparación. Se debe considerar también el refuerzo del suelo o del techo para que puedan soportar el peso del sistema de imagenología que puede variar entre 650 a 1800 kilogramos.
Flujo de trabajo: El correcto uso del quirófano híbrido requiere que todas las partes involucradas trabajen de buena manera y en equipo; quienes lo conforman son aquellos profesionales que en cualquier momento o situación podrían tener que intervenir en la atención del paciente durante el acto quirúrgico.
Un equipo médico conformado por:
está
cirujano, anestesista, auxiliar de enfermería, celador, enfermera, supervisora, asistente de limpieza, entre otros.
To
• Tomar conciencia acerca de la importancia del trabajo en equipo.
• Valorar las ventajas e inconvenientes del trabajo en equipo. • Implicar a todos los miembros del equipo en el cambio de actitudes.
Proporcionar pautas para lograr trabajar en equipo de forma eficaz.
Impulsar el trabajo multidisciplinario.
Fomentar la responsabilidad y la capacidad de respuesta al cambio.
Promover el sentido de logro, equidad y la amistad.
Trabajar en equipo no es fácil, no surge de forma espontánea, requiere un esfuerzo de todos los componentes del mismo para así poder alcanzar una mayor suma de conocimientos y de información, teniendo todos los objetivos claros podemos lograr un buen liderazgo, un equipo cualificado, el buen uso de técnicas de comunicación y relación interpersonal y como resultado de todo esto tendremos un mayor compromiso con las metas comunes, se aumenta también la interacción e interdependencia entre los componentes del equipo obteniendo un mayor grado de satisfacción con el trabajo realizado que, junto con los otros condicionantes, provoca un incremento del nivel de CALIDAD y SEGURIDAD en la atención prestada.
Luces:
Generalmente en un quirófano necesitamos dos fuentes de luz distinta: -
-
Las luces quirúrgicas utilizadas para los procedimientos de cirugía abierta La iluminación general del ambiente para procedimientos intervencionistas
También se debe asegurar que exista la posibilidad de que se permita atenuar las luces en caso de necesitarlo. Esto generalmente se necesita durante procedimientos de escopia o endoscopia. Que las luces con las que se cuenta cubran completamente la zona de la mesa del quirófano, también es de vital importancia ya que está en la posición de montaje más frecuente para las luces en estos quirófanos.
Mesa del quirófano híbrido: La selección de la mesa para el quirófano depende del uso que se le dará al sistema. La mesa debe tener la capacidad de tener un peso de carga adecuado, una altura que sea ajustable, movilidad e inclinación vertical y lateral. Elegir la mesa adecuada es una combinación de los requisitos intervencionistas y quirúrgicos, estos requisitos podrían ser excluyentes uno del otro. Los cirujanos suelen esperar una mesa con tablero segmentado para un posicionamiento flexible del paciente, por otro lado, la formación de imagen requiere un tablero radiotransparente que permita la cobertura del cuerpo entero para esto se usan tableros de fibra de carbono. Por otra parte, si se trata de los intervencionistas ellos necesitan un tablero que sea flotante y que permita desplazamientos rápidos y precisos durante una angiografía. Y si se trata de cirujanos cardiacos y vasculares, sus necesidades de posicionamiento suelen ser menos complejas.
Eso sí, hay que tener claro que la posición de la mesa en la sala influirá en el trabajo de equipo médico quirúrgico porque, por ejemplo, si la mesa es colocada en diagonal en el quirófano se gana espacio y flexibilidad en la sala, como también la posibilidad de acceder al paciente desde todos lados.
EN CONCLUSIÓN… Los quirófanos híbridos son un avance tecnológico en la medicina debido a los muchos beneficios que ofrecen tanto al paciente como a los cirujanos en factores como tiempo, seguridad y que sea una intervención menos invasiva. Gracias a los quirófanos híbridos se mejora la optimización del paciente permitiendo a los especialistas poder obtener los datos antes, durante y después de la cirugía, esta práctica hace algunos años atrás se creía imposible, pero ahora el objetivo de los cirujanos es poder ver todos los detalles de las imágenes sin depender de la interpretación del radiólogo, priorizando de esta manera los casos que requieren imágenes de obtención inmediata lo más pronto posible ya que esto significa la vida o muerte del paciente.
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♥ Rocío Aguirre ♥ Camila Camargo ♥ Valentina Gacitúa ♥
HISTORIA ¿Cómo nace la problemática? A través de la historia en la medicina siempre se han requerido transfusiones sanguíneas para tratamientos y compensaciones de pacientes en estado de gravedad, los que han perdido volumen sanguíneo o que propias células sanguíneas no son suficientes para satisfacer sus necesidades metabólicas y de oxigenación. Esto ha sido una gran problemática, puesto que los donantes son cada vez menos que aquellos pacientes que necesitan las transfusiones y estos no siempre son compatibles, lo cual produce largas esperas para los pacientes; que en consecuencia produce agravamiento de sus patologías e incluso para muchos de ellos significa la muerte. Por otro lado, se presenta la problemática de pacientes cuyas creencias de vida y/o religiosas les impide aceptar transfusiones de sangre real de otras personas.
DATO ¿Sabías
qué los Testigos de Jehová no aceptan transfusiones de sangre real? Los Testigos de Jehová afirman que “[...] Tanto el Antiguo como el Nuevo Testamento nos mandan abstenernos de la sangre (Génesis 9:4; Levítico 17:10; Deuteronomio 12:23; Hechos 15:28, 29). Además, para Dios, la sangre representa la vida (Levítico 17:14). Así que los Testigos obedecemos el mandato bíblico de abstenernos de la sangre por respeto a Dios, quien nos dio la vida. [...]” (Sitio Oficial de los Testigos de Jehová, 2019) esto conlleva muchas veces la aplicación de procedimientos más caros y complicados y otras veces el fallecimiento de los pacientes. A raíz de lo anterior es que nace la necesidad de encontrar una alternativa lo más similar posible, si no es que idéntica, a lo real, compatible con todos los pacientes y que esta sea accesible tanto económica como logísticamente, para así llegar a toda la población a nivel mundial que la necesite y que no conlleve efectos adversos ligados a los riesgos de su administración y uso. Si bien “[...]La intención no es sustituir a la donación de sangre, sino proporcionar un tratamiento especializado para grupos específicos de pacientes[...]” (Coutts, 2017) lo ideal sería que su aplicación fuera a cada individuo que lo necesitara.
Un ejemplo de otro uso de la sangre artificial es en las ambulancias debido a que la sangre natural posee propiedades coagulantes, por ende, no se puede almacenar en las ambulancias, entonces la llegada de una opción que no coagule y que aporte oxígeno a al paciente es alentadora. “[...] las ambulancias no pueden transportar plasma, por ser perecedero, los servicios de urgencia motorizados administran en su lugar al paciente una solución salina, que tiene por resultado elevar el volumen sanguíneo, pero que sin embargo no consigue aportar el oxígeno necesario para que el organismo siga funcionando, con lo que se eleva el riesgo de muerte [...]” (Townsend, 2004).
Es relevante entender que la sangre artificial es un foco de investigación que data desde antes de la primera guerra mundial, sin embargo, el hito más importante y trascendente en cuanto al avance, estudios y aplicación de sangre artificial es del doctor japonés “[...] Ryoichi Naito [...]” y é “[...] descubrió en 1979 el ‘Fluosol DA’ [...]” (Diasporaweb, 2010). que perfeccionó a raíz de fluorocarbonos. (Diasporaweb, 2010). El “Fluosol-DA (20%) es una emulsión estable de partículas finas con baja toxicidad y rápida eliminación del cuerpo. Basado en experimentos completos con animales y estudios de fase uno en humanos [...]” (Mitsuno T, s.f.) Anterior a esto también se intentó (y logró por lo demás) realizar transfusiones sanguíneas en las trincheras en la Primera Guerra Mundial, sin embargo, no se posee tanta documentación sobre eso, por lo tanto no se puede ahondar en el tema. (Diasporaweb, 2010) El avance de investigación de Ryoichi Naito marcó un antes y un después en los estudios de la sangre y transfusiones, evitando errores fatales.
Anterior a esto hubo diversos intentos de sustitución de la sangre humana para transfusiones como lo fue el caso del Dr. J. Denis en 1667 “[...] se atrevió a la primera transfusión de sangre animal a un hombre y describió después con detalle los efectos y los síntomas, por supuesto nefastos porque el hombre murió. [...]” (Diasporaweb, 2010) Los fluorocarburos fueron unos de los más grandes hallazgos puesto que hasta el minuto eran las moléculas con más absorción de oxígeno. Los inicios de estos fueron en “[...] 1966 los trabajos iniciales con los fluorocarburos en Estados Unidos.
Ya por esas fechas los investigadores norteamericanos Clark y Gollan que trabajaban en un laboratorio de Cincinatti sumergieron a un animal de laboratorio en una solución de fluorocarburos combinación química de flúor y de carbonoalimentada en oxígeno. El animal sobrevivió lo que dio a los investigadores ánimos para seguir trabajando sobre los carbonatos de flúor que se han mostrado capaces de absorber una fuerte cantidad de oxígeno y de asegurar así la supervivencia de los tejidos. [...]” (Diasporaweb, 2010).
A pesar de esto se han descubierto nuevos avances y nuevas moléculas capaces de almacenar y transportar oxígeno a los órganos del cuerpo como lo son la hemeritrina y las células madre hematopoyéticas Según los artículos publicados que se han encontrado en la actualidad para la realización de este trabajo, hay evidencia de que en la actualidad existen 2 tipos de sangre artificial; una fabricada con hemeritrina, y otra a partir de células madre hematopoyéticas La primera mencionada, hecha a base de hemeritrina, fue creada por un equipo de la Universidad de Babeş-Bolyai, en Rumania. Esta proteína es extraída principalmente de los gusanos de mar y otros seres marinos, y es utilizada para el transporte de oxígeno desde las branquias hacia los tejidos. Es por esto que se espera sea posible el uso de esta sangre artificial, puesto que gracias a este componente podría nutrirse de oxígeno, en experimentos pasados fue utilizada hemoglobina artificial, pero esta tuvo una mala reacción en el cuerpo. Este sucedáneo está constituido de hemeritrina, agua y sales, lo que se espera sea mezclado y bien integrado posteriormente con los elementos de la sangre que sean necesarios.
Por ahora se encuentra en fase experimental en ratones, a los que no ha causado efectos secundarios, aún se necesitan permisos para poder comenzar las pruebas en humanos.
El segundo tipo de sangre artificial, también conocida como PolyHeme, fue elaborada por los laboratorios Northfield, en Illinois, Estados Unidos. Se trata de “[...]una solución de un polímero de hemoglobina, la proteína que lleva el oxígeno por el torrente sanguíneo desde los pulmones hasta los distintos órganos.” (Townsend, 2004). Este compuesto se ha hecho a partir de células donadas por voluntarios. “[...]ha convertido células madre pluripotentes, [...], en células madre hematopoyéticas, que son las que dan lugar a los diferentes tipos de células que componen la sangre humana, es decir, glóbulos rojos, blancos y plaquetas” (Valenzuela, 2017). por parte del equipo del Instituto de Cáncer Dana-Farber. Otro equipo de la universidad Weill Cornell Medicine las hizo a partir de “[...] células endoteliales adultas de ratones como punto de partida hasta transformarlas en células hematopoyéticas de roedor.” (Valenzuela, 2017).
A modo de conclusión se puede evidenciar mediante y gracias a todos los estudios anteriores a lo largo de la historia de la ciencia y medicina que la necesidad de contar con un sucedáneo de sangre ha impulsado a muchos científicos a la investigación y experimentación en humanos y animales, muchos de estos muertos por la misma causa, pero validado por el avance y el lograr a futuro un compuesto hemolítico similar a la sangre real, que pueda salvar millones de vida. Un compuesto que esté pulido y bien logrado, que no conlleve efectos secundarios en los pacientes y mucho menos muertes a causa de este.
Coutts, M. V. (03 de 04 de 2017). El definido. Obtenido de https://www.eldefinido.cl/actualidad/mundo/8357/Descubren-comoproducir-grandes-cantidades-de-sangre-artificial/ Diasporaweb. (07 de Mayo de 2010). Globedia.com. Obtenido de http://cl.globedia.com/sangre-artificial-tortuosa-historia-inventornaito-criminal-guerra-arrepentido Mitsuno T, O. H. (s.f.). PUBMED. Obtenido de https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3980104 Sitio Oficial de los Testigos de JehovĂĄ . (2019). Obtenido de https://www.jw.org/es/testigos-de-jehov%C3%A1/preguntasfrecuentes/testigos-de-jehov%C3%A1-transfusiones-de-sangre/ Townsend, R. (10 de Mayo de 2004). ElPaĂs.com. Obtenido de https://elpais.com/diario/2004/05/10/sociedad/1084140003_850215. html Valenzuela, A. (17 de Mayo de 2017). ElIndependiente. Obtenido de https://www.elindependiente.com/futuro/2017/05/17/hacia-lasangre-artificial-acabara-las-donaciones/
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