La hipótesis de la complicidad del estroma ha sido largamente debatida en procesos de metástasis, pero es la primera vez que un artículo científico señala la función fundamental de las células sanas del entorno para la instauración de metástasis para un tipo de tumor específico.
Un equipo de 17 investigadores liderado por los científicos Eduard Batlle y Elena Sancho, del Laboratorio de Cáncer Colorrectal del Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona), ha descubierto que la capacidad de un cáncer de colon para hacer metástasis recae en las células sanas que envuelven el tumor, el denominado estroma.
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| Imagen microscópica de células de cáncer de colon en crecimiento rodeadas por células del estroma, principalmente fibroblastos (en verde). © E. Batlle lab, IRB Barcelona. Autor: Alexandre Calon |
A través del análisis de 345 casos de pacientes de cáncer de colon extraídos de bases de datos públicas y con muestras de pacientes facilitadas por tres hospitales de Barcelona, el equipo ha podido señalar a los actores principales en un proceso de metástasis de colon. Según éste, las células madre tumorales, cuando llegan al hígado, órgano habitual de las metástasis de colon, liberan al ambiente una molécula denominada TGF-beta. Las células del entorno, como los macrófagos, leucocitos, fibroblastos y células endoteliales, responden a la presencia del TGF-beta liberando otras moléculas. Los científicos han comprobado que la producción de Interleucina-11 (IL-11) por parte de las células del entorno tumoral inducen en las células madre tumorales una serie de cambios genéticos que le confieren la capacidad de sobrevivir en el nuevo órgano colonizado.
“Este artículo proporciona un cambio de concepto”, explica Batlle. “Hasta ahora para saber si un paciente de cáncer de colon haría metástasis investigábamos las células tumorales. A partir de este trabajo deberemos examinar la tierra más que la semilla”. Y lo describe con un paralelismo con la jardinería: “podemos predecir si una planta crecerá mirando si el terreno, el substrato está fertilizado. El TGF-beta sería el fertilizante que favorecería la modificación del suelo donde esta semilla tumoral podrá crecer”.
Los científicos también han visto, además, que las células del tumor ya tienen esta capacidad de modificar el entorno en el órgano de partida. “Podemos saber si se producirá o no una metástasis con una medida indirecta. Es decir, si observamos que el estroma ya está modificado en el tumor primario del colon, querrá decir que las células tumorales que se diseminen tendrán la habilidad para modificar el entorno del hígado”, explica el francés Alexandre Calon, primer autor del artículo e investigador post-doctoral en el laboratorio de Batlle.
Un test de diagnosis de recaída en cinco años
El cáncer de colon representa la segunda causa de muerte por cáncer en todo el mundo. El tratamiento habitual para combatir la enfermedad combina la cirugía con la quimioterapia. Después de estos tratamientos, los pacientes presentan períodos de remisión, que pueden ser de meses a incluso años, después de los cuales un 30-40% de ellos tendrán recaídas que en la mayoría de los casos se presentan en forma de metástasis a dos órganos específicos, principalmente a hígado y, en ocasiones, a pulmón. La doctora Elena Sancho explica que “en unos cinco años podríamos tener en el mercado un test de diagnóstico para identificar los pacientes que están en riesgo de metástasis y ajustar el tratamiento según esa predicción”.
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| Las células epiteliales de colon (en azul) forman una fina capa que recubre el colon . Entre éstas se encuentran las células desde las cuales se origina el cáncer de colon. © E. Batlle lab, IRB Barcelona. Autor: Alexandre Calon |
Los científicos han observado que alrededor del 15% de los pacientes nunca desarrolla metástasis y se correlaciona con si el estroma ha sido modificado por el TGF-beta. Esto significa que con un test de diagnóstico basado en el análisis de la signatura genética del estroma (presencia de TGF-beta y de Interleucina-11, entre otras moléculas), los médicos podrán diferenciar a los pacientes con riesgo de padecer metástasis. Si los datos del estudio se confirman, entre un 10-15% de enfermos no requerirían quimioterapia, con un beneficio directo para su salud y un ahorro de recursos. Por otro lado, si el test pronostica un alto riesgo de metástasis, podría administrarse una terapia más agresiva y hacerles un seguimiento más constante.
Validación de los resultados científicos y posible futuro tratamiento para las metástasis
El equipo de investigadores también demuestra en el artículo de Cancer Cell que eliminando la señal de TGF-beta en el estroma bloquean la iniciación de la metástasis. Los investigadores usaron un inhibidor de TGF-beta que está en fase clínica para otras enfermedades, y administraron este fármaco a ratones portadores de tumores agresivos en el colon. Los ratones tratados con el compuesto eran resistentes a la formación de metástasis. “Este experimento con ratones nos ha servido para validar el diálogo necesario entre TGF-beta y el estroma del tumor para que se pueda producir una metástasis. Ahora bien, los resultados con ratones también indican que para aquellos pacientes con el TGF-beta activado podría ser beneficioso, si se encuentran en una fase inicial, tomar un inhibidor de TGF-beta”, explica Batlle.
Según han podido comprobar los investigadores, la dependencia por TGF-beta es para las fases iniciales de la metástasis. Es decir, una vez instaurada en el órgano distante, la administración del inhibidor no tiene efecto.
“Aún así, debemos advertir”, dice Batlle, “que el desarrollo de un fármaco para tratar las metástasis de cáncer de colon se presenta muy complicado”. Hoy en día, la gran mayoría de inhibidores se deben probar primero en pacientes con un pronóstico irreversible. “Los ensayos clínicos de nuevas moléculas están pensados para incidir en el crecimiento del tumor, mientras que la molécula que hemos administrado a los ratones no actúa en el crecimiento sino en la fase inicial. En todo caso, dejamos apuntada en el artículo esta evidencia y abrimos la posibilidad de que, en un futuro, pueda desarrollarse un inhibidor basado en el TGF-beta”, concluye el investigador.
Este estudio ha sido posible gracias a la colaboración de médicos del Hospital Clínic de Barcelona, el Hospital del Mar, el Hospital de Sant Pau y del equipo del Memorial Sloan Kettering Cancer Centerdirigido por Joan Massagué.
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Investigadores españoles miden por primera vez la presión interna de un virus. El trabajo, en el que participan físicos y biólogos de la UAM, representa un importante paso para entender los mecanismos de infección de los virus bacteriófagos.
La constatación experimental de la presión interna en Phi29 es un paso crucial para entender los mecanismos de infección de los bacteriófagos
La presión interna de Phi29 –un virus bacteriófago que infecta a la bacteria Bacillus subtilis– es 45 veces mayor que la presión que ejerce la atmósfera terrestre al nivel del mar. Este cálculo fue realizado por investigadores españoles, en un trabajo que constata experimentalmente la existencia de presión interna en los virus.
Un equipo multidisciplinar ha logrado medir por primera vez la dureza de un virus individual y constatar la existencia de presión en su interior. El trabajo, realizado por físicos y biólogos de la Universidad Autónoma de Madrid, la Universidad de Barcelona y el Centro Nacional de Biotecnología, representa un importante paso para entender los mecanismos de infección de los virus bacteriófagos.
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| Imagen de AFM de un phi29 (rojo) que ha liberado parte del ADN (amarillo). La micropalanca (gris) y la punta (dorado), junto con el láser, indican el experimento de deformación mecánica. Autor: UAM. |
La medida obtenida –45 atmósferas– es considerable si se tiene en cuenta que los virus son contenedores de proteínas cuyo diámetro mide pocas decenas de nanómetros. Para establecerla, los investigadores utilizaron un microscopio de fuerzas atómicas (AFM) en medio acuoso en el que realizaron deformaciones mecánicas de virus individuales. La pieza clave de este instrumento es una micropalanca que, gracias a un láser que mide su flexión y a una punta afilada (20 nanómetros), puede emplearse como sensor de fuerzas a escala nanométrica.
Así, con un AFM y un procedimiento análogo a cuando se toca un neumático para comprobar su presión de inflado, los investigadores pudieron comparar la fuerza ejercida por virus llenos de ADN con la ejercida por virus vacíos, comprobando que los primeros son más duros que los segundos.
El trabajo, publicado en la revista Small, fue realizado por físicos y biólogos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), la Universidad de Barcelona (UB) y el Centro Nacional de Biotecnología (CNB). Según los autores, la constatación experimental de la existencia de presión interna en phi29 es un paso crucial para entender los mecanismos de infección de los bacteriófagos.
Virus presurizados
Una interpretación adecuada de los resultados logrados, requirió por parte de los investigadores considerar que la molécula de ADN del interior del virus está cargada negativamente. Teniendo en cuenta esto, así como la ley de Coulomb (relacionada con la magnitud de las fuerzas eléctricas), los científicos pudieron identificar que, entre las hebras de ADN, se origina una fuerte repulsión electrostática que se transmite a las paredes del virus y lo presuriza.
En otras palabras, el empaquetamiento de ADN en un virus bacteriófago acumula energía elástica en su interior, de la misma forma que lo hace un resorte espiral dentro de un juguete de cuerda. Esa energía elástica presuriza el virus, y su liberación durante el proceso de infección arrastra parte del ADN vírico dentro de la bacteria –como ocurre con las bebidas con gas cuando abrimos su recipiente después de haberlo agitado–.
Así, con un AFM y un procedimiento análogo a cuando se toca un neumático para comprobar su presión de inflado, los investigadores pudieron comparar la fuerza ejercida por virus llenos de ADN con la ejercida por virus vacíos, comprobando que los primeros son más duros que los segundos.
El trabajo, publicado en la revista Small, fue realizado por físicos y biólogos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), la Universidad de Barcelona (UB) y el Centro Nacional de Biotecnología (CNB). Según los autores, la constatación experimental de la existencia de presión interna en phi29 es un paso crucial para entender los mecanismos de infección de los bacteriófagos.
Virus presurizados
Una interpretación adecuada de los resultados logrados, requirió por parte de los investigadores considerar que la molécula de ADN del interior del virus está cargada negativamente. Teniendo en cuenta esto, así como la ley de Coulomb (relacionada con la magnitud de las fuerzas eléctricas), los científicos pudieron identificar que, entre las hebras de ADN, se origina una fuerte repulsión electrostática que se transmite a las paredes del virus y lo presuriza.
En otras palabras, el empaquetamiento de ADN en un virus bacteriófago acumula energía elástica en su interior, de la misma forma que lo hace un resorte espiral dentro de un juguete de cuerda. Esa energía elástica presuriza el virus, y su liberación durante el proceso de infección arrastra parte del ADN vírico dentro de la bacteria –como ocurre con las bebidas con gas cuando abrimos su recipiente después de haberlo agitado–.
Los investigadores consiguieron reducir dicha repulsión electroestática de forma reversible, disminuyendo también la dureza del virus lleno a la misma que la del virus vacío.
En virología se diferencia entre virus eucariotas –que infectan células con núcleo– y virus bacteriófagos –que infectan bacterias–. Mientras los primeros son fagocitados por el huésped, los segundos introducen su ADN desde el exterior a través de la cola después de haberse unido a la pared bacteriana.
Phi29 es un bacteriófago que sólo infecta a la bacteria Bacillus subtilis. Y tiene un valor considerable en el campo de la virología ya que es un excelente modelo de estudio de otros tipos de virus.
Con barreras de bacterias muertas, generan estructuras tan altas como rascacielos a escala celular. El proyecto permite avanzar contra la resistencia bactericida de los antibióticos.
Jordi García Ojalvo y Pau Rué, investigadores del Departamento de Física e Ingeniería Nuclear de la Universidad Politécnica de Cataluña · BarcelonaTech (UPC), han descubierto cómo las bacterias de la especie Bacillus subtilis se organizan en estructuras tridimensionales, denominadas biocapas o biofilms. Estas biocapas tienen una rugosidad muy pronunciada que hace que sean impermeables a líquidos y gases y, por tanto, impermeables también a los antibióticos y otros bactericidas. Las rugosidades que construyen en su superficie, a partir de cúmulos de células muertas, les confiere mucha más antiadherencia que, por ejemplo, el Teflon.
García Ojalvo, que actualmente trabaja también con la Universidad Pompeu Fabra (UPF), afirma que "hemos podido comprobar que las bacterias crean rugosidades por acumulación de células muertas y no vivas, como creíamos hasta ahora. Estas arrugas son extraordinariamente altas si las comparamos con las dimensiones de una solo bacteria. A escala humana serían como un gran rascacielos. Son como grandes estructuras defensivas construidas con la acumulación de células que mueren defendiendo a la comunidad".
Vencer la resistencia a los bactericidas
Las consecuencias de este descubrimiento son muy importantes porque las bacterias infectan el cuerpo humano mediante biocapas, y la impermeabilidad de éstas las hace muy resistentes a los antibióticos. Son tan resistentes que pueden sobrevivir a tratamientos con bactericidas, yodo e incluso a lavados de horas con lejía. García Ojalvo afirma que "llegar a entender que las biocapas de bacterias logran organizarse en tres dimensiones gracias a la muerte celular permite avanzar para vencer su resistencia a los agentes bactericidas".
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| Detalle de biocapas en la especie Bacillus subtilis. (C) UPC |
Las biocapas de bacterias se encuentran también en las canalizaciones de agua, los implantes médicos, los pozos de petróleo, los sistemas de aire acondicionado, etc.
Jordi García Ojalvo, Pablo Rué y sus colegas estadounidenses han utilizado para su descubrimiento técnicas de microscopía de fluorescencia, microscopía de fuerza atómica y modelos matemáticos.
Jordi García Ojalvo, Pablo Rué y sus colegas estadounidenses han utilizado para su descubrimiento técnicas de microscopía de fluorescencia, microscopía de fuerza atómica y modelos matemáticos.
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| El investigador Jordi Garcia Ojalvo en su laboratorio |
Un avance útil para la ingeniería de tejidos biológicos
Además, el descubrimiento ha permitido a los investigadores desarrollar un método para generar arrugas artificiales dentro de las biocapas del bacterias, induciendo muerte celular en determinados puntos de la estructura. Esto podría llegar a ser muy útil en ingeniería de tejidos biológicos.
En el estudio han participado investigadores de las universidades estadounidenses de California y de Texas. El descubrimiento se ha publicado en la revista estadounidense Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). La revista Science se ha hecho también eco de este descubrimiento con una noticia en su edición on line.
Los galardonados con el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica, Richard A. Lerner y Gregory Winter, participaron en la mañana de hoy en un Desayuno de trabajo celebrado en el Centro Cultural LAUDEO de la Universidad de Oviedo en colaboración con la Fundación Príncipe de Asturias, con expertos españoles en inmunología.
Por espacio de hora y media, Lerner y Winter intercambiaron impresiones con investigadores españoles sobre asuntos de máxima actualidad en su campo como el futuro de la tecnología aplicada al desarrollo de anticuerpos o la posibilidad de que éstos sean eficaces en patologías intracelulares.
Ambos investigadores mostraron interés a la hora de recabar información sobre los avances que pueden hacerse para lograr que los anticuerpos sean el recurso utilizado para garantizar la tolerancia a los injertos. Asimismo, presagiaron que en un futuro el modelo de la bibliotecas de anticuerpos probablemente se siga para configurar bibliotecas de virus.
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| Lerner y Winter, con el Rector Viente Gotor y la vicerrectora Paz Suárez (c) Universidad de Oviedo |
Richard A. Lerner y Gregory Winter animaron a los investigadores españoles a seguir trabajando para sacar adelante nuevas ideas en el campo de la inmunología a pesar de las dificultades que existen para que los descubrimientos tomen forma de proyectos concretos.
Para los galardonados, épocas de recortes como la actual son un buen momento para invertir en investigación, que acaba generando riqueza en un mundo dominado por la industria del conocimiento, "¿o alguien se imagina California sin Google o Facebook que han surgido de la investigación?", se ha preguntado Lerner.
Según Winter, Caballero del Imperio Británico, en el sector público no hay dinero suficiente para lograr "que las medicinas sean gratis" lo que hace necesario que en el proceso investigador, bien sea en una fase inicial o más avanzada, siempre sea necesario buscar que los fármacos que se desarrollan tengan un uso comercial.
posibilidad de padecer diabetes de tipo 2 (la más común de las diabetes)
Los adultos que toman café - normal o descafeinado – tienen por norma general un menor riesgo de muerte que aquellos que no consumen café, según un estudio realizado por investigadores del Instituto Nacional del Cáncer en EE.UU. Pero éste estudio no es el único que hay en relación al café y la salud. Estudios realizados en 2008, 2010, y 2011 además de éste, avalan y refuerzan la teoría de que el café no es tan perjudicial para la salud como se cree, sino todo lo contrario.
Las personas habitualmente consumidoras de café tienen menos probabilidades de morir por enfermedades cardiacas, respiratorias, derrames cerebrales, infecciones y diabetes, pero el estudio no ha podido relacionarlo con las muertes de cáncer. Los resultados son fruto de un estudio realizado a gran escala en personas adultas. Dichos resultados fueron obtenidos después de considerar otros factores de riesgo sobre mortalidad, tales como el consumo de alcohol y tabaco.
Los investigadores advierten, sin embargo, que no pueden asegurar al 100% que esta asociación entre café y mortandad, signifique que el consumo de café en realidad haga que las personas vivan más tiempo. Los resultados del estudio fueron publicados el 17 de mayo 2012 en la New England Journal of Medicine.
Los investigadores examinaron la asociación entre consumo de café y riesgo de muerte en 400.000 hombres y mujeres estadounidenses de entre 50 y 71 años.
La información sobre el consumo de café se recogió mediante un cuestionario, al inicio del estudio en el período en que comenzo el mismo, entre los años 1995 y 1996. Se hizo el seguimiento de todos los participantes en el estudio el cual finalizaría el 31 de diciembre de 2008 o hasta que murieran
Los investigadores encontraron que la asociación entre el café y la reducción del riesgo de muerte aumenta con la cantidad que se consume. En la relación entre hombres y mujeres que no bebían café. Los que consumían tres o más tazas al día tenían un riesgo de aproximadamente el 10 por ciento menos de morir. Beber café no se ha asociado con la mortalidad por cáncer entre las mujeres, pero hubo una asociación leve y sólo de forma marginal (estadísticamente hablando), de la ingesta del café más cargado, con un mayor riesgo de muerte por cáncer entre los hombres.
"El café es una de las bebidas más consumidas en los Estados Unidos, pero la asociación entre consumo de café y riesgo de muerte ha sido clara. Hemos demostrado que el consumo de café se asocia con un menor riesgo de muerte en general, y también de diferentes causas ", dijo Freedman. "A pesar de que no se puede inferir una relación causal entre el consumo de café y un menor riesgo de muerte, creemos que estos resultados proporcionan cierta seguridad de que el consumo de café no afecta negativamente a la salud".
Los investigadores advierten que en el estudio, el consumo de café se evaluó mediante un informe elaborado una sola vez (al principio del estudio) por los propios participantes en el mismo, y por lo tanto podría no reflejar patrones a largo plazo en la ingesta de café. Asimismo, el informe no revela la manera en que fue preparado (expreso, con agua caliente hervida, filtrado, etc).
Los científicos consideran muy probable que los métodos de preparar el café pueda afectar a los componentes del mismo y a sus niveles de protección.
"El mecanismo por el cual el café protege contra el riesgo de muerte - si es que el resultado refleja una relación causal - no está claro, porque el café contiene más de 1.000 compuestos que potencialmente pueden afectar la salud", dijo Freedman. "El compuesto más estudiado es la cafeína, aunque nuestros resultados fueron similares en los que tomaron café normal o descafeinado”
En este sentido, en 2008 fue presentado un estudio sobre el consumo de café y la muerte por enfermedades del corazón, publicado en Annals of Internal Medicine, dirigiendo el estudio Esther López García.
Así mismo en 2010, un estudio llevado a cabo por investigadores de la Universidad de Umea en Suecia, indicaban que el consumo de café, preparado con agua hirviendo (sin filtrarlo) reducía el riesgo de cáncer de mama.
Incluso en un estudio publicado en Enero de éste año, en la Journal of Agricultural & Food Chemistry se llegó a la conclusión de que el consumo de unas cuatro tazas de café al día, reducía aproximadamente al 50% la posibilidad de padecer diabetes de tipo 2 (la más común de las diabetes)
Científicos españoles han desarrollado un modelo tentativo de diagnóstico del cáncer de colon basado en un panel de biomarcadores. Los resultados del estudio alcanzan una precisión del 94,45% al clasificar muestras cancerígenas y no cancerígenas. El modelo ha sido desarrollado por Investigadores de la Facultad de Informática de la Universidad Politécnica de Madrid (FIUPM), Universidad del País Vasco, el centro tecnológico Gaiker (Vizcaya) y el Hospital de Cruces de Barakaldo. Los resultados de esta investigación se han publicado en la revista BMC Cancer.
Se trata de un modelo matemático que utiliza los patrones de expresión de un conjunto de biomarcadores para el diagnóstico objetivo del cáncer de colon. Para este propósito se ha usado la tecnología de chips de ADN o microarrays en combinación con el análisis bioinformático de los datos ofrecidos por estos chips.
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| Placa de vidrio de un microarray de ADN de doble canal sin hibridizar (izquierda). A la derecha, imagen con la lectura de la expresión génica para algunos de los miles de genes que se escanean simultáneamente. Las aspas en algunas medidas indican errores en el proceso de hibridación o en el propio escaneo. |
Un chip de ADN es una superficie sólida a la cual se une una colección de fragmentos de ADN. Los chips de ADN se usan para analizar la expresión diferencial de genes, analizándose los niveles de miles de ellos de forma simultánea.
De este modo, se ha conseguido identificar un panel de biomarcadores para el diagnóstico precoz del cáncer de colon, consistente en 7 genes capaces de discriminar correctamente muestras cancerígenas de las no cancerígenas.
El cáncer de colon es el tercer tipo de cáncer más común en el mundo y el segundo que más muertes causa a nivel mundial. No obstante, el nivel de supervivencia varía de unos países a otros. Mientras que en EE.UU. el índice de supervivencia está en el 62%, en Europa está en el 43%.
Las razones de este comportamiento tan diferenciado no están del todo claras. No obstante, algunas de ellas apuntan a los programas de revisiones preventivas o “screening” (diseñados para realizar un diagnóstico precoz de enfermedades importantes) y a la calidad de los cuidados, que pueden jugar un papel central en la reducción de la mortandad por cáncer de colón.
A partir de estos datos, la comunidad científica médica le está dando una gran importancia a los programas de “screening” para reducir la incidencia y la mortalidad de este tipo de cáncer a través de la detección de pólipos premalignos, así como al diagnóstico del cáncer en sus primeros estadios.
La investigación analizó los patrones de expresión génica en cáncer de colon en humanos a partir de 31 muestras tumorales que se correspondían con diferentes estadios de la enfermedad, y de otras 33 muestras no tumorales.
Los perfiles de expresión génica derivados de los microarrays se analizaron e interpretaron mediante técnicas de aprendizaje automático y minería de datos. Los investigadores confirmaron los resultados mediante qPCR, una variante de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), utilizada para amplificar y simultáneamente cuantificar de forma absoluta el producto de la amplificación de ácido desoxirribonucleico (ADN).
El próximo objetivo del proyecto es verificar los datos obtenidos hasta la fecha sobre una población de 200 personas (50% sanas y 50% afectadas por cáncer colorrectal). Si fueran confirmatorios, se procedería a escalar el test para su uso con 7.000 individuos, tras lo cual se podrá transferir al tejido empresarial con objeto de garantizar que sus resultados lleguen finalmente a la sociedad.
Técnicas genómicas como los “DNA microarrays”
Los recientes avances en genómica y proteómica han contribuido al entendimiento a nivel molecular del cáncer de colon a través de la evaluación de perfiles de expresión génica y de proteínas en tejido circundante cancerígeno y no cancerígeno, así como en fluidos corporales.
Un análisis rápido y eficaz del cáncer en sus primeros estadios, conllevará indudablemente en el futuro a un diagnóstico precoz y al desarrollo de terapias adecuadas para éste y otros tipos de cáncer.
En este contexto, técnicas genómicas como los DNA microarrays permiten una alta eficacia porque son fiables y rápidos para el análisis de genes a través de la amplia disponibilidad de datos que ofrecen, y por ende incrementan, las posibilidades de descubrimiento de potenciales biomarcadores.
Referencia bibliográfica: Amaia García-Bilbao,Rubén Armañanzas, Ziortza Ispizua, Begoña Calvo, Ana Alonso-Varona, Iñaki Inza, Pedro Larrañaga, Guillermo López-Vivanco, Blanca Suárez-Merino y Mónica Betanzos. Identification of a biomarker panel for colorectal cancer diagnosis, BMC Cancer 2012, 12:43. DOI:10.1186/1471-2407-12-43
La mamografía es una herramienta de diagnóstico muy importante en la lucha contra el cáncer de mama, pero tiene ciertos inconvenientes que limitan su eficacia. Por ejemplo, puede dar lugar a falsos resultados, tanto positivos como negativos. Además, también expone a las mujeres a bajas dosis de radiación ionizante, la cual - aunque aceptada como segura - todavía tiene algunos riesgos.
En la primera fase de pruebas clínicas llevadas a cabo por investigadores de la Universidad de Twente, usaron una técnica denominada fotoacústica o imágen fotoacústica. La fotoacústica -inducción de luz por sonido en vez de radiación- ha sido empleada para detectar y visualizar cánceres de mama. Los resultados preliminares, se llevaron a cabo en 12 pacientes con tumores malignos diagnosticados, una prueba que apoya el uso de ésta tecnología, la cual puede distinguir el tejido maligno, proporcionando imágenes de alto contraste de los tumores.
"Si bien estamos en un estado "embrionario" en el desarrollo de ésta tecnología, la misma resulta prometedora. Nuestra esperanza es que estos primeros resultados lleven algún día al desarrollo de una alternativa segura, cómoda y precisa, o bien sea un complemento a las técnicas convencionales para la detección de los tumores mamarios", explicó el investigador Michelle Heijblom, estudiante doctorado de la Universidad de Twente (Holanda).
La Fotoacústica, una técnica híbrida de imagen acústica y óptica, se basa en aplicar luz roja e infrarroja a los tejidos y detectar así los tumores. Esta tecnología, denominada mamografía óptica, revela tumores malignos, dado que, la hemoglobina de la sangre absorbe fácilmente las longitudes de onda más largas y más rojas de la luz, lo que revela un claro contraste entre la densidad de los vasos sanguíneos tumorales y las áreas normales de dichos vasos. Sin embargo, es difícil identificar el área específica al ser fotografiada.
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| Imágenes de diagnóstico de un carcinoma lobulillar infiltrante mixto y el carcinoma ductal en la mama derecha de un paciente de 57 años. Crédito imágen: Universidad de Twente. Holanda. |
El dispositivo con el que llevaron a cabo el estudio, está integrado en una cama de hospital, donde el paciente está en decúbito prono (tendido boca abajo). Un láser con una longitud de onda de 1.064 nanómetros explora el pecho. Debido a que hay una mayor absorción de la luz en los tejidos malignos, la temperatura aumenta ligeramente. Con el aumento de la temperatura, la expansión térmica crea una onda de presión, captada por un detector de ultrasonidos colocado en un de los lados del pecho. Las señales fotoacústicas resultantes, se procesan entonces en el PAM (Photoacoustic Mammoscope de sus siglas en inglés mamoscopio fotoacustico) y reconstruida en imágenes. Estas imágenes revelan áreas anormales de alta intensidad (el tejido del tumor) en comparación con las zonas de baja intensidad (tejido benigno). Esta es una de las primeras veces que la técnica se ha probado en pacientes con cáncer de mama.
Al comparar los datos obtenidos por fotoacústica con los de diagnósticos convencionales de rayos X, ecografías, resonancias magnéticas y exámenes de los tejidos, los investigadores demostraron que los tumores producen una señal fotoacústica distinta, la cual es potencialmente útil -clínicamente- para hacer un diagnóstico muy preciso de cáncer de mama. El equipo también observó que el contraste fotoacústico del tejido maligno es mayor que el contraste proporcionado por los rayos X y otros métodos convencionales de mamografías.
El cáncer de pulmón es la principal causa de muerte por cáncer en todo el mundo. Los métodos de tratamiento convencionales no suelen dar lugar a recuperaciones a largo plazo. Además de la proliferación de las células tumorales, está el crecimiento de los vasos sanguíneos que controlan el desarrollo de tumores. El crecimiento de dichos vasos está controlado por varias células de señalización. Científicos del Instituto Max Planck para la Investigación del corazón y de pulmón en Bad Nauheim y la Universidad Justus Liebig de Giessen (Alemania) han descubierto una molécula que juega un papel clave en este proceso. Tuvieron éxito en la reducción del crecimiento tumoral en los experimentos mediante el bloqueo de la fosfodiesterasa PDE4.
El cáncer de pulmón afecta principalmente a los fumadores, pero la enfermedad también puede ser causada por contacto con sustancias cancerígenas. La quimioterapia o radioterapia son a menudo insuficientes en el tratamiento del tumor. Los científicos dedican mucho esfuerzo para hallar formas de detener el crecimiento de los tumores de pulmón. Los vasos sanguíneos que irrigan el tumor con nutrientes ofrecen un potencial frente de ataque.
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| Las células pulmonares producen PDE4 (teñido de verde: a la izquierda), aunque el contenido de oxígeno es normal.Se produce más PDE4 (la derecha) si son deficientes en oxígeno(hipoxia). Los núcleos celulares se tiñen de azul Crédito: Instituto Max Plank . |
La enfermedad desarrolla nuevos vasos sanguíneos para garantizar un suministro adecuado de nutrientes al tumor en crecimiento. El tejido irrigado por esos vasos comienza a crecer. A su vez, el crecimiento de los vasos sanguíneos está regulado por las células tumorales utilizando un aluvión de señales que se activan inicialmente por un bajo contenido de oxígeno (hipoxia) en el tejido tumoral.
"Este estado, conocido como hipoxia solicita la activación de alrededor de 100 genes en las células tumorales", explica Rajkumar Savai, líder del grupo de investigación en el Instituto Max Planck. "Además de la formación de vasos sanguíneos, la hipoxia también estimula la proliferación de células de cáncer de pulmón."
Tres moléculas desempeñan un papel particularmente importante en este proceso. La activación de los genes en el comienzo del aluvión de señales, se desencadena por el factor de transcripción HIF1A y una molécula cAMP que hace de transmisor. Los investigadores examinaron detalladamente la tercera molécula que actúa como un vínculo entre estas dos.
La molécula en cuestión es una fosfodiesterasa, PDE4. Los investigadores fueron capaces de demostrar en su estudio que varias secciones de la PDE4 tienen vínculos de unión en el HIF1A.
Los investigadores decidieron probar la influencia que tendría un bloqueo de PDE4 en las células de diez líneas de células diferentes, -las más comunes en el 80 por ciento de los cánceres de pulmón-. La tasa de división celular en las células tratadas con un inhibidor de PDE4 fue significativamente menor y el nivel de HIF1A, dieron como resultado una disminución.
El las pruebas efectuadas en el laboratorio con ratones, implantando células tumorales humanas bajo la piel de los animales, y tratados con el inhibidor de PDE4, hubo una desaceleración significativa de las células tumorales, lo cual frenó significativamente el crecimiento del tumor.
La mayoría de las personas, estén sanas o padezcan enfermedades cardiovasculares (ECV), podrían beneficiarse de comer pescado azul, concluyeron los ponentes del encuentro EuroPRevent 2012. Aunque el pescado azul ofrece indudablemente el abordaje óptimo para aumentar la ingesta de omega-3, tanto en la prevención primaria como en la secundaria, los suplementos desempeñan un papel principal en el aumento de la ingesta de omega-3 en personas a las que no les gusta el pescado. El congreso EuroPRevent 2012, celebrado entre el 3 y el 5 de mayo de 2012 en Dublín, Irlanda, ha sido organizado por la European Association for Cardiovascular Prevention and Rehabilitation (EACPR) (Sociedad Europea para la Prevención y Rehabilitación Cardiovasculares), una subdivisión oficial registrada de la European Society of Cardiology (ESC) (Sociedad Europea de Cardiología).
“Los ácidos grasos omega-3 son muy importantes para la salud, ya sea con relación a las ECV, el cerebro, o la salud del sistema inmunitario. Los profesionales sanitarios desempeñan un papel fundamental a la hora de educar al público en los efectos beneficiosos que tiene el incluir pescado en la dieta", afirmó Philip Calder, un bioquímico metabólico y nutricionista de la Universidad de Southampton, en el Reino Unido.
Comer pescado azul podría mostrar ser más beneficioso que tomar cápsulas con omega-3. “Esto se debe a que el pescado contiene toda clase de otros nutrientes como vitamina D, selenio y yodo, que pueden también resultar beneficiosos frente a las enfermedades cardiovasculares. Y tampoco tenemos pruebas definitivas de que los beneficios de comer pescado se deban concretamente al omega-3,” apuntó Daan Kromhout, de la Wageningen University, en Países Bajos. “Recordemos que el pescado no supone la panacea total contra las enfermedades cardiovasculares. Además de comer pescado de manera regular, se debe llevar una dieta saludable, no fumar, y desempeñar actividades físicas.”
Los ácidos grasos omega-3 son una familia de ácidos grasos poliinsaturados presentes en la naturaleza, y cuya nomenclatura se debe a la posición de los dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada. Como los mamíferos no poseen enzimas que inserten el doble enlace en la posición omega-6 u omega-3, deben obtener estos ácidos grasos a través de la dieta. El EPA y el DHA se introducen en la cadena alimentaria a través del fitoplancton marino y de ahí acaban pasando al pescado.
El debate sobre la conveniencia de publicar o no dos estudios sobre la capacidad infectiva del virus de la gripe aviar comenzó el pasado mes de noviembre. El anuncio de que se iban a publicar dos ensayos que mostraban cómo el virus de la gripe aviar H5N1 podría llegar a ser transmisible en los mamíferos causó una disensión entre la comunidad científica y, tanto la Organización Mundial de la Salud (OMS) como el Consejo Nacional Asesor de Ciencia para la Bioseguridad EE.UU. solicitaron una moratoria en la publicación de los resultados en Science y Nature.
El virus de la gripe aviar es letal en los humanos. Pero hasta ahora, no había conseguido transmitirse fácilmente a través de vías similares a las que emplean otros virus, tales como gotitas en el aire, aprovechando los estornudos o la tos de las personas infectadas. El estudio analiza tres mutaciones inducidas que pueden expandirse a través del aire entre hurones, unos animales que son considerados útiles para analizar cómo transmitirse la gripe entre los humanos.
El conflicto enfrentó a expertos en enfermedades infecciosas y a investigadores en salud pública, los cuales argumentaron que la publicación no sólo era de vital importancia, sino también esencial para la vigilancia del virus, para poder preparase ante él y que podría evolucionar para infectar a los humanos causando una pandemia mundial.
La revista Nature publicó ayer uno de los dos informes sobre mutaciones provocadas en laboratorios del virus de la gripe aviar (H5N1) que el pasado mes de diciembre censuró el Gobierno de Estados Unidos por miedo a que se emplearan con fines terroristas. El estudio que ahora ha visto la luz, tras de meses de tensión entre la Casa Blanca y la comunidad científica. Yoshihiro Kawaoka, de la Universidad de Wisconsin en Madison es el autor de dicho informe.
Kawaoka, explica que «unas mutaciones en unos pocos aminoácidos son suficientes para que un virus aviar H5 con una hemaglutinina puede adquirir la capacidad de transmitirse entre mamíferos». En concreto, el trabajo muestra que algunos virus que circulan hoy en la naturaleza requieren sólo de cuatro mutaciones en la proteína hemaglutinina, que se encuentra en la superficie del virus y permite unirse a las células huésped, para convertirse en una amenaza aún mayor para la salud humana. De hecho, ya se ha detectado un subconjunto de estas mutaciones identificadas en algunos virus que circulan en aves de corral en Egipto y en partes del sudeste asiático, lo que subraya la urgencia de la ciencia basada en la vigilancia
Fuente: Nature Publising Group
Referencia: Nature 485, 13–14 (03 May 2012) doi:10.1038/485013a | doi: http://dx.doi.org/10.1038/nature11192 | Licencia nº: 2901321152838
Referencia: Nature 485, 13–14 (03 May 2012) doi:10.1038/485013a | doi: http://dx.doi.org/10.1038/nature11192 | Licencia nº: 2901321152838
Tener una copia virtual de la sangre de un paciente en un ordenador sería una gran ayuda para los investigadores y médicos. Se podría examinar un ataque al corazón simulado, causado por la coagulación de la sangre en una arteria coronaria y ver si un fármaco podría ser eficaz para reducir el tamaño de tales un coágulo.
Un equipo de ingenieros biomédicos y hematólogos de la Universidad de Pennsylvania ha hecho simulaciones específicas a gran escala de la sangre de pacientes bajo las condiciones de flujo en que se hallan en los vasos sanguíneos.
La información sobre cómo las plaquetas forman coágulos de sangre en la simulación, puede ser una parte vital de la atención. Normalmente, los coágulos previenen un sangrado, pero también pueden causar ataques cardíacos cuando se forman en las arterias coronarias. Diversos fármacos, incluyendo la aspirina, se utilizan para reducir el tamaño de estos coágulos y prevenir ataques al corazón, pero, como las plaquetas difieren de persona a persona, la eficacia de dichos fármacos difiere también.
"Las plaquetas se comportan como un equipo y como tal, toman muchas decisiones, algunas de ellas complejas" afirma Scott Diamond. "Nos interesaba saber si podíamos hacer suficientes mediciones en el laboratorio para detectar las pequeñas diferencias que hacen que cada uno de nosotros seamos únicos. Sería imposible hacer esto con las células del hígado, corazón o el cerebro. Sin embargo, podemos obtener fácilmente una muestra de sangre de cada donante y realizar las pruebas para liberar el calcio de las plaquetas ".
Cuando las plaquetas de la sangre están expuestas a una herida o, una situación más grave, éstas responden elevando el nivel interno de calcio, lo cual provoca la liberación de dos productos químicos, tromboxano y ADP. Estos dos agentes activos mejoran los niveles de calcio, siendo los objetivos comunes de los antiagregantes plaquetarios como la aspirina o clopidogrel, también conocido como Plavix. Evitando que las plaquetas aumenten sus niveles de calcio, estos medicamentos hacen que sean menos capaces de unirse y bloquear los vasos sanguíneos, disminuyendo la probabilidad de un ataque al corazón.
Puesto que la sangre es un líquido, los robots de manejo de líquidos desarrollados originalmente para las pruebas de detección de drogas eran ideales para probar la función de las plaquetas.
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"Utilizamos una técnica desarrollada en nuestro laboratorio llamado" pairwise agonist scanning' en las plaquetas de tres donantes diferentes para generar una gran cantidad de datos de cómo las células respondían a los diferentes pares de estos agentes de activación ", dijo Diamond. "Hemos preparado modelos de redes neuronales para cada uno de los donantes sobre la base de estos datos para simular cómo cada célula de sangre responde ante un coágulo".
Esta es la primera vez que ha sido posible predecir la coagulación de la sangre utilizando plaquetas específicas de cada paciente. La simulación por ordenador a multi-escala para cada donante predijo las respuestas a los fármacos con gran precisión.
"Hemos identificado incluso una persona que era resistente a la aspirina", dijo Diamond, "y luego descubrimos una nueva mutación genética del gen receptor de tromboxano".
El desarrollo de ecuaciones y algoritmos para el modelo de flujo de sangre reactivo será muy útil en la predicción de los riesgos clínicos, la respuesta de medicinas y nuevos mecanismos de la enfermedad y en el diseño de dispositivos biomédicos.
Científicos españoles han identificado la molécula que utiliza el VIH para propagarse por el organismo. Este hallazgo facilitará la creación de nuevos medicamentos más eficaces para frenar la acción del virus y supone un paso más en el desarrollo de la vacuna para erradicar el sida.
Anteriores resultados en estudios previos, revelaron unas moléculas en la superficie del VIH, en esencia constituidas por un ácido siálico unido a un glúcido (azúcar), que a su vez está anclado a un lípido, y reciben el nombre de gangliósidos. Este tipo de moléculas se hallan en concentraciones altas en las membranas de las células nerviosas y, en menor meidad, en las membranas del resto de células. El VIH capta selectivamente estas moléculas de las membranas de celulares durante su proceso de replicación dentro de una célula infectada.
Esto demuestra que el virus del VIH tiene en su cubierta unas moléculas, llamadas gangliósidos, las cuales utiliza para penetrar en las células dendríticas.
En las infecciones de sida, el VIH se esconde en las células dendríticas (como un troyano) y cuando estas células llegan a los ganglios, el virus destruye el sistema inmunitario, atacando concretamente a los linfocitos T CD4.
Se han alterado en el estudio, por parte de los científicos españoles, la composición de gangliósidos en la superficie de virus artificiales y liposomas. Al poner en contacto estas partículas con las células dendríticas, demostraron que únicamente podían entrar en las células aquellas vesículas con gangliósidos específicos en su superficie.
Hemos demostrado que los gangliósidos son la clave para la entrada del VIH en este tipo de células y que su mecanismo de entrada no depende de las proteínas del virus, sino principalmente de la presencia de estas moléculas”. dijo la científica Nuria Izquierdo.
Finalmente, concluyeron que eliminar los gangliósidos directamente del virus del sida evita que las células dendríticas puedan atrapar el VIH-1, internalizarlo y facilitar la infección de sus dianas naturales, los linfocitos T CD4.
Hay aproximadamente 34 millones de infectados en el mundo según la OMS, y el sida continua siendo una enfermedad muy extendida, la cual sigue matando en los países más pobres por la falta de acceso a tratamientos.
En España, el sida ya hace tiempo que no es letal, convirtiéndose en una enfermedad crónica, con una esperanza de vida igual a los no infectados, pero el ritmo de contagios ha aumentado un 17% en los últimos diez años, además, uno de cada cuatro infectados no sabe que tiene el virus.
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Fuente: PLoS Biology
1. Izquierdo-Useros N, Lorizate M, Contreras F-X, Rodriguez-Plata MT, Glass B, et al. (2012) Sialyllactose in Viral Membrane Gangliosides Is a Novel Molecular Recognition Pattern for Mature Dendritic Cell Capture of HIV-1. PLoS Biol 10(4): e1001315. doi:10.1371/journal.pbio.1001315
