Muchas enfermedades se originan por alteraciones en los procesos biológicos a nivel molecular o nanométrico. Genes mutados, proteínas mal plegadas y las infecciones causadas por virus o bacterias pueden provocar un mal funcionamiento celular, produciendo graves patologías. Estas moléculas y agentes infecciosos presentan un tamaño nanométrico y pueden estar localizados en sistemas biológicos protegidos por barreras de tamaño nanométrico, tales como poros nucleares de 9 nm de diámetro.
La
nanotecnología se define como el diseño, caracterización, producción y
aplicación de materiales, estructuras, dispositivos y sistemas en el rango nanométrico
(1 a 100 nm).
La
nanomedicina tiene por objeto utilizar las propiedades y características
físicas de los nanomateriales para el diagnóstico y tratamiento de las
enfermedades a nivel molecular.
En la siguiente figura se pueden observar algunos de los materiales más frecuentemente utilizados en nanomedicina:
Copyright N Engl J Med 2010
Los nanomateriales son diseñados para
ayudar al transporte de agentes terapéuticos o diagnósticos a través de las
barreras biológicas, para obtener acceso a moléculas, para mediar interacciones
moleculares, así como para detectar cambios moleculares de un modo sensible. Las
propiedades físico-químicas de los nanomateriales se están incorporando a las
nuevas generaciones de sistemas de liberación de fármacos, agentes de contraste,
y dispositivos de diagnóstico para el uso en seres humanos.
En los siguientes vídeos se explican brevemente algunas de las aplicaciones de la nanotecnología en medicina:
Las células madre son células con capacidad de autorrenovarse por mitosis sin perder sus
propiedades y con capacidad de diferenciarse en otros tipos celulares. Las células madre tienen un gran potencial clínico, y como se ha explicado en clase, pueden ser empleadas en medicina regenerativa, inmunoterapia o terapia génica, aunque la mayoría de investigacionesse encuentran todavía en fase experimental.
La relevancia de las células madre en la Biomedicina queda reflejada en la concesión del Premio Nobel de Medicina 2012a Sir John B. Gurdon (Dippenhall, United Kingdom, 1933) (imagen derecha) y el Profesor Shinya Yamanaka (Osaka, Japón, 1962) (imagen izquierda) por sus hallazgos en este campo de investigación.
Clasificación de las células madre según su capacidad de diferenciación
En función de su potencial de diferenciación, las células madre se clasifican en:
Células madre embrionarias totipotenciales: proceden de la fusión de un óvulo con un espermatozoide (cigoto) o estadios embrionarios muy tempranos (mórula). Las células madre totipotenciales pueden dar lugar a cualquier tipo celular e incluso un organismo completo.
Células madre embrionarias pluripotenciales: proceden del estadio embrionario de blastocisto. Pueden diferenciarse a cualquier tipo de célula, pero no pueden formar un nuevo organismo.
Células madre multipotenciales: residen en tejidos embrionarios o adultos y pueden diferenciarse a varios tipos celulares concretos. Ej: células madre hematopoyéticas multipotenciales de la médula ósea, que pueden dar lugar a todos los tipos de líneas celulares sanguíneas.
Células madre unipotenciales: células residentes en un tejido adulto que sólo pueden diferenciarse en un único tipo celular. Ej: las células satélite pueden diferenciarse únicamente en fibras musculares).
Clasificación de las células madre según su origen
En función del origen de las células madre, se clasifican como:
Células madre embrionarias: estas células proceden del estadio embrionario de mórula (totipotenciales) o blastocisto (pluripotenciales). Dado su alta capacidad de diferenciación, uno de los principales inconvenientes es la formación de teratomas, ya que pueden generar tumores diferenciándose a tipos celulares de las 3 capas germinales (endodermo, mesodermo y ectodermo). El uso de este tipo de células madre conlleva controversias éticas debidas a la destrucción de embriones.
Células madre adultas: la mayoría de los
tejidos de un individuo adulto poseen una población específica propia de
células madre que permiten su renovación periódica o su regeneración
cuando se produce algún daño tisular (nichos de células madre). Este tipo de células son multipotenciales.
Células madre pluripotentes inducidas (iPS): el profesor Shinya Yamanaka de la Universidad de Kyoto (Japón) consiguió crear por primera vez las iPS, que son células madre derivadas de células somáticas adultas por la inducción específica de 4 factores: Oct3/4, Sox2, c-Myc y Klf4. Estos hallazgos fueron publicados en 2006 en la revistaCell. En el siguiente vídeo se muestran los mecanismos de obtención de las iPS:
Clasificación y características de las células madre según su capacidad de diferenciación (totipotenciales, pluripotenciales, multipotenciales y unipotenciales).
Clasificación y características de las células madre según el origen (embrionarias, adultas, células madre pluripotentes inducidas [iPS]).
Conocer los genes implicados en la formación de iPS.
En la revista Cell, se muestra un colección de bellas imágenes de células madre en diferentes tejidos. Por ejemplo, en la imagen superior, podemos observar en verde las células madre del folículo piloso, que presentan una gran capacidad proliferativa y evitan la caída del cabello. En la imagen inferior vemos el epitelio del intestino delgado, que es uno de los tejidos más rápidos en regenerarse.
Las
técnicas y el instrumental quirúrgicos han experimentado un desarrollo
espectacular en las últimas décadas. El desarrollo de la microcirugía, la
bioingeniería, las técnicas de imagen y endoscopia, así como el desarrollo de
la robótica, han permitido un progreso de los procedimientos quirúrgicos inimaginable
hace solamente unos pocos años. Avances en campos como la cirugía mínimamente invasiva, ingeniería tisular, la cirugía robótica, la
cirugía bariátrica o los trasplantes, son claros ejemplos del rápido y
constante desarrollo de la cirugía.
La
Cirugía Mínimamente Invasiva se puede definir como el conjunto de
técnicas diagnósticas y terapéuticas que utiliza orificios naturales o mínimos
abordajes para introducir herramientas y actuar quirúrgicamente en el interior
del cuerpo humano. Algunos ejemplos son el SILS (Single Incision Laparoscopic Surgery):
o la SPL (Single Port Laparoscopy) también conocida como SPA (Single Port AccessSurgery):
ElSistema
Quirúrgico Da Vincies un robot quirúrgico desarrollado por Intuitive Surgical diseñado para llevar
a cabo cirugías complejas con mínima invasión. El equipo consiste en una
plataforma de tipo maestro-esclavo, diseñada para hacer más precisa y asequible
la cirugía laparoscópica. Aunque hablemos
de cirugía robótica, este término puede dar lugar a engaño dado que el robot no
puede actuar de forma autónoma, limitándose a replicar los movimientos que el
cirujano hace en la consola de control.
The Cleveland Clinics es una institución médica Estadounidense que publica, desde
hace 7 años, las que considera son las 10 innovaciones médicas tecnológicas más
importantes de cada año. Para que puedan ser consideradas, las innovaciones para 2013 deben reunir una serie de características:
Tener
un impacto clínico importante y ofrecer beneficios significativos para el
paciente, en comparación con las prácticas actuales.
Deben
tener utilidad funcional de modo que mejoren la prestación de servicios de
salud.
Presentar una alta probabilidad de éxito comercial.
Deben
concluir los ensayos clínicos y estar disponibles en el mercado en algún momento
de 2013.
Deben
tener un gran interés humano en su aplicación, y debe tener un impacto
palpable.
3
de las innovaciones médicas más importantes, que este centro considera para 2013,
son o forman parte de procedimientos quirúrgicos innovadores:
Top Ten Innovations: #1 - Bariatric Surgery for Control of Diabetes
Top Ten Innovations: #6 - Femtosecond Laser Cataract Surgery
Según datos de la Organización Mundial de la Salud, en torno a 17,3 millones de personas mueren a diario por enfermedades cardiovasculares, que son la principal causa de muerte en los países occidentales. A continuación, se exponen algunos avances de la investigación cardiovascular en el diagnóstico y tratamiento de 3 patologías con alta prevalencia.
Hipertensión arterial
La hipertensión arterial es una enfermedad crónica que se caracteriza por un aumento de la presión sanguínea. Esta patología es conocida coloquialmente como "el enemigo silencioso", ya que es una enfermedad asintomática que puede provocar a largo plazo daños en las arterias, riñones, corazón, cerebro o partes del ojo.En la siguiente tabla se exponen los valores de referencia según la clasificación americana:
Innovación diagnóstica: se buscan marcadores serológicos (biomarcadores) que permitan explorar el grado de daño vascular (ej: aclaramiento de creatinina, microalbuminuria) e inflamación (ej: aumento de proteína C reactiva [PCR], moléculas de adhesión vascular [VCAM-1 e ICAM-1], ligando soluble de CD40 o proteína quimioatrayente de monocitos 1 [MCP-1]).
Aterosclerosis
La aterosclerosis se caracteriza por el engrosamiento de la pared vascular debido a una acumulación e infiltración de sustancias lipídicas como el LDL-colesterol, el crecimiento de las células de músculo liso vasculary el reclutamiento de macrófagos, que comienzan a fagocitar partículas de LDL-colesterol, convirtiéndose en células espumosas. Los engrosamientos se denominan placas de ateroma, que pueden causar el cierre parcial o total de las arterias, como vemos en la imagen inferior.
Innovación diagnóstica: existen técnicas de imagen que permiten estudiar el grado de estenosis (estrechamiento) de las arterias con lesiones ateroscleróticas. Un ejemplo de técnica de imagen es la ecografía intravascular (IVUS, intravascular ultrasound), que consiste en introducir un catéter dentro de una arteria en el área inguinal y llevarla hasta el corazón, donde se estudia el estado de las arterias coronarias mediante ultrasonidos. En la imagen inferior podéis ver una imagen de IVUS de una placa de ateroma coloreada en verde en un corte transversal (izquierda) y longitudinal (derecha).
Insuficiencia cardiaca
La insuficiencia cardiaca es la incapacidad del corazón de bombear el volumen de sangre oxigenada necesario para satisfacer la demanda del cuerpo. La aterosclerosis coronaria y la hipertensión arterial mal controlada constituyen las principales causas de esta patología. En el presente vídeo se exponen mecanismos subyacentes a la insuficiencia cardiaca:
En aquellos pacientes en los que las otras alternativas terapéuticas se han agotado, se realiza un trasplante de corazón. Sin embargo, no siempre hay disponibilidad de este órgano, y es por ello que se han creado corazones artificiales que sirven como puente hasta el trasplante. En la imagen inferior, vemos el mecanismo de acción del corazón artificial CardioWest.
¿Cuáles son los mecanismos que subyacen a las patologías de aterosclerosis, valvulopatías e insuficiencia cardiaca?
Conocer los biomarcadores para aterosclerosis y su función biológica: PCR, ICAM-1, VCAM-1, CD40/CD40L, metaloproteasas (MMPs), lipoproteina asociada a fosfolipasa A2 (Lp-LPA2).
¿Qué es un corazón artificial y en qué patologías se utiliza?
Conocer los modelos experimentales utilizados con mayor frecuencia en investigación cardiovascular.
¿Qué tienen en común la circulación pulmonar y el pintor Picasso?
RESPUESTA: MIGUEL SERVET
Miguel Servet y Conesa (1511-1553) fue un teólogo y científico aragonés cuya fama se debe a su trabajo sobre la circulación pulmonar y el paso de sangre venosa a arterial expuesta en su obra Christianismi Restitutio. Fue arrestado en Ginebra por orden de Juan Calvino, que le acusó de herejía, siendo condenado por la Inquisición de Lyon a morir quemado en la hoguera junto a su obra. El pintor malagueño Pablo Picasso plasmó un Miguel Servet pensativo y demacrado asumiendo su destino en su dibujo "Serveto en la prisión de Ginebra" (1904), que se conserva en la Biblioteca Nacional de Madrid.
Los mensajes clave de la Organización Mundial de la Salud para proteger la salud cardiovascular son los siguientes:
El tabaco, una dieta inadecuada y el sedentarismo aumentan el riesgo de infarto de miocardio y accidentes cerebrovasculares.
El ejercicio físico (30 minutos como mínimo), la ingesta de 5 piezas de fruta y verdura y la reducción del consumo de sal a menos de una cucharada de sal diaria previenen el infarto de miocardio y los accidentes cerebrovasculares.
Con el fin de concienciar a la población de la alta prevalencia de las enfermedades cardiacas y cerebrovasculares, así como de promover hábitos saludables que contribuyan a una reducción de eventos cardiovasculares, cada año se organiza el Día Mundial del Corazón (29 de Septiembre) y el Día Mundial del Ictus (29 de Octubre).
La Medicina legal y forense es la rama de la Medicina que se ocupa de resolver todos aquellos problemas médicos del ámbito jurídico y legal. Etimológicamente, el término “forense” proviene del latín “forensis”, referido al forum de las ciudades romanas. En la antigua Roma, tanto la persona acusada de un crimen como el acusador exponían en el foro sus argumentos relativos a un suceso. La persona con el mejor argumento y entrega determinaría el resultado del caso. Por tanto, la palabra se refiere al “foro”, o lugar donde los tribunales escuchan y determinan las causas o evidencias de un suceso. Según el Diccionario de la Real Academia Española, médico forense es aquel médico encargado por la justicia para dictaminar los problemas de medicina legal.
En este vídeo podéis ver las actividades realizadas por un Instituto de Medicina forense donde se combina la actividad "de campo", con la actividad docente e investigadora:
Dentro de la Medicina legal y forense encontramos diferentes subdisciplinas, entre las que destacan:
Antropología forense
Balística
Biología forense
Dactiloscopia
Derecho médico
Genética forense
Odontología forense
Peritación médico-legal
Tanatología
Toxicología forense
Valoración del daño corporal
Una de las labores principales de un médico forense es la realización de la autopsia médico legal. El término autopsia proviene del griego autós "uno mismo" y opsis "observar", significa, por lo tanto, "observar por uno mismo". La autopsia médico legal es aquella investigación orientada a determinar la causa, manera y mecanismo de la lesión y muerte de una persona. Esta determinación emplea métodos y procedimientos científicamente aceptados para valorar toda la información recogida, incluido el examen del cadáver, las evidencias biológicas o materiales y el examen del lugar de los hechos.
La posibilidad de realizar autopsias virtuales es uno de los grandes avances recientes de la medicina. Gracias a técnicas como la tomografía axial computarizada (TAC) y la resonancia magnética nuclear (RMN), podemos realizar autopsias virtuales "sin sangre" en potenciales víctimas de un crimen. Se puede observar en el siguiente video:
El Instituto Nacional de Toxicología y Ciencias Forenses es un órgano técnico adscrito al Ministerio de Justicia, cuya misión es auxiliar a la Administración de Justicia y contribuir a la unidad de criterio científico y a la calidad de la pericia analítica, así como al desarrollo de las ciencias forenses. Su organización y supervisión corresponde al Ministerio de Justicia. Tiene su sede en Madrid y su ámbito de actuación se extiende a todo el territorio nacional. Podéis encontrar más información en el siguiente enlace.
Si pasáis por Madrid, en relación con la clase de hoy, os invitamos a visitar el:
Este Museo ha sido desarrollado por la Universidad Complutense. Consta de 1500 piezas, aproximadamente, y una colección de unos 800 cráneos. Los fondos están clasificados según la siguiente temática:
Historia de la Investigación: contiene diverso instrumental científico y antropométrico.
Odontología Forense: comprende material óseo relativo a la mandíbula y estudios anatómicos del diente.
Criminalística: compuesto por diferentes armas usadas en delitos y diverso material representando la vida penitenciaria.
Antropología Médica y Forense: cuenta con diverso material óseo que describe desde efectos tafonómicos a trepanaciones craneales.
Antropología Evolutiva: encontramos réplicas de homínidos y una selección de primates.
Paleopatología: contiene diverso material óseo con diversas patologías.
Etnomedicina: reúne desde productos farmacéuticos antiguos, hasta un Botamen Merck.
Antropología Cultural: compuesto por diversos fetiches, amuletos y cráneos deformados.
Momificaciones Históricas: conservamomias de origen andino y cabezas egipcias.
Si no os resulta posible acercaros, podéis ver un resumen en el siguiente vídeo:
La biomecánica es el estudio de la estructura y de la función de sistemas biológicos relevantes en el movimiento bajo las leyes de la mecánica. El término "biomecánica" se emplea para describir la aplicación de la ingeniería mecánica a la biología y a la medicina. La biomecánica tiene un impacto muy importante en la sociedad, ya que aporta soluciones para lesiones de órganos o partes internas del organismo que se pueden ir debilitando poco a poco o rápidamente a causa de un accidente. En el siguiente vídeo distintos expertos y profesionales del mundo del deporte nos muestran, desde distintos puntos de vista, qué es la biomecánica.
Los biomateriales son sustancias o combinación de sustancias, naturales o sintéticas, que interactúan con los sistemas biológicos para reparar, modificar o sustituir tejidos biológicos. Entre sus principales características se encuentran: ser biológicamente inertes, biocompatibles, gran fuerza mecánica o facilidad en su diseño de ingeniería y fabricación industrial.
Como hemos visto en clase, se pueden clasificar en varios tipos, siendo los más empleados los metálicos, cerámicos o poliméricos. En la siguiente tabla se muestran ejemplos de los distintos usos que pueden tener los biomateriales en medicina.
Los biomateriales también presentan ciertas limitaciones como: baja integración tisular, inadecuada adaptación al tejido, reacciones adversas (fibrosis en el tejido circundante), pérdida de la integración mecánica con el tiempo o aumento en el riesgo de infecciones.
Una aplicación muy interesante de la biomecánica es la ingeniería de tejidos o medicina regenerativa, una rama multidisciplinar que consiste en aplicar las metodologías de la física, biología y medicina en la obtención de estructuras 3D que sirvan de reemplazo para los tejidos. Se suelen emplear materiales poliméricos biodegradables que sean porosos y que estén interconectados para favorecer los procesos de proliferación celular y de vascularización, necesarios en la regeneración del tejido.
Un proyecto de ingeniería tisular se puede enfocar desde tres perspectivas: (i) únicamente emplear células, (ii) utilizar células con un "scaffold" o esqueleto y sólo hacer uso de un scaffold. Cada una de estas opciones puede potenciarse in vitro con la aplicación de factores del microambiente del tejido que se va a remplazar antes de convertirse en el sustituto del tejido.
Imagen obtenida del artículo Khademhosseini A et al. PNAS 2006; 103: 2480-7.
La telemedicina esel uso de la telecomunicación y de las tecnologías de la información para proporcionar cuidados de la salud a distancia. La telemedicina incluye una gran variedad de aplicaciones y servicios a través de videoconferencias, email, smartphones, tecnología wireless, así como otras formas de telecomunicaciones.
La telemedicina proporciona distintos servicios: atención primaria, monitorización remota de un paciente, información especializada al paciente y educación médica.
En los siguientes vídeos podemos conocer distintas aplicaciones de la telemedicina.
Deberéis conocer los siguientes aspectos: 1. Concepto de biomecánica.
2. Tipos de biomateriales y usos principales.
3. Órganos artificiales.
4. Telemetría y telemedicina.
5. Ventajas, inconvenientes y aplicaciones de la telemedicina. 6. Investigación y avances en el campo de la telemedicina.
En los últimos días ha sido aprobada la fusión de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología, FECYT, y la Fundación Genoma España. Dada la convergencia de objetivos entre ambas entidades, la fusión de FECYT y la Fundación Genoma España se traducirá en una mejora en la consecución de los mismos y, por tanto, en una utilización más eficiente de los recursos.
La Dirección General de Universidades e Investigación de la Consejería de Educación y Empleo de la Comunidad de Madrid, a través de la Fundación madri+d, convoca la novena edición de los Premios madri+d. Los Premios madri+d reconocen avances científico-tecnológicos significativos para la solución de un problema industrial o social, la capacidad de convertir resultados y proyectos en actividades generadoras de riqueza y bienestar en la Región, la excelencia en el planteamiento de actividades colaborativas de investigación y desarrollo de ámbito europeo y la generación y difusión de conocimiento.
Hoy ha tenido lugar la tercera sesión, correspondiente al Grupo 1, de la Práctica 3. Con esta sesión concluyen las Prácticas de la asignatura.
La participación en los debates en la sesión de hoy también ha sido alta.
Las claves de esta práctica las podéis encontrar en este enlace.
Lorenzo's Oil (El aceite de la vida, 1992)
La película "El aceite de la vida"narra la historia real de la Familia Odone, desde el diágnóstico de la enfermedad (adrenoleucodistroifa, ALD) de Lorenzo Odone.
La familia Odone
Fotografía de la familia Odone en la vida real, antes de que a Lorenzo se le diagnosticara la enfermedad.
Lorenzo Odone
- Le diagnosticaron ALD a los 5 años de edad. - Después de empezar a tomar el "Aceite de Lorenzo" se comunicaba mediante pestañeos y podía mover levemente los dedos. - Tenía facultades mentales plenas y le encantaba escuchar música y que le leyeran. - Murió a los 30 años de una neumonía por aspiración. - Vivió 22 años más de lo que le pronosticaron los médicos. Michaela Odone
- Participó activamente en la creación del "Aceite de Lorenzo" y en la fundación del "Proyecto Mielina". - Fue apodada como la "madre tigresa" por la devoción hacia su hijo y su afán de lucha. - Murió en el 2000 a los 61 años de cáncer de pulmón.
Augusto Odone
- Ha participado en varios artículos de investigación sobre la ALD.
- Fundó el "Proyecto Mielina" junto a su esposa Michaela.
- En reconocimiento a su labor investigadora recibió un doctorado honorífico por la Universidad de Stirling.
- En 2012 se ha iniciado una campaña para nominar a Augusto Odone para la Medalla Presidencial de la Libertad, el más prestigioso galardón que puede ser otorgado a un civil estadounidense.
-Actualmente tiene 77 años y vive en Italia.
El Proyecto Mielina
El Proyecto Mielina se creó con el objetivo de financiar la investigación para encontrar una cura para las enfermedades desmielinizantes, como las leucodistrofias, que son genéticas, y la esclerosis múltiple, que es adquirida. La organización fue fundada en 1989 por Augusto Odone y su esposa, Michaela. La investigación se centra en comprender los mecanismos de reparación de la mielina, con el objetivo de descubrir terapias que permitan el restablecimiento de la mielina dañada. La sede está en Amarillo, Texas, en la Texas Tech University Health Sciences Center en el campus Laura W. Bush Instituto de Investigaciones de la Mujer.
En el siguiente vídeo podéis ver algunos conceptos sobre la enfermedad y su tratamiento. Lo podéis ver más pausadamente en este enlace.
Lorenzo murió en 2008 el día después de cumplir 30 años. Vivía en Virginia con su padre, cuidado por varias enfermeras y por Oumori Hassane. En esta imagen, podemos ver a Lorenzo con su padre y Oumori.
Super Size Me (2004)
En el documental se refleja el efecto del abuso de la "comida basura" sobre el organismo. En el siguiente vídeo, en el que se menciona la película, podéis ver algunos aspectos relacionados con la obesidad y algunas de las medidas de política sanitaria que hemos comentado en prácticas.
En este otro vídeo queda reflejado el efecto de la medida tomada en NY en relación con las grasas trans.
