La Nanotecnología aplicada en Cáncer
Horacio Astudillo de la Vega – 23 Marzo 2018 SIMPOSIO EN CIENCIA REGULATORIA
En cada era han ocurrido eventos disruptivos
Giovanni Battista Morgagni
(1682—1771)
Images from: Encyclopaedia Britannica, adapted from Dr. Bruce McManus, University of British Columbia.
Nanotecnología
Nano es 1×10-9 m.
Nanotecnología trata con estructuras de un rango entre 1 a 100 nm.
Esta basada en el autoensamblado molecular.
• La nanotecnología es la manipulación de la materia a escala atómica y molecular para crear materiales con
propiedades nuevas y avanzadas.
Nanotecnología
Nanotecnología
Al nivel nano los materiales empiezan a mostrar nuevas propiedades químicas y físicas.
Los materiales pueden ser más resistentes, más ligeros y muy solubles, incluso reduciendo su punto de fusión.
Nanotecnología
Por manipulación del rearreglo de los átomos la nanotecnología puede ser capaz de crear nuevos materiales y dispositivos.
Nanotecnología
La nanotecnología tiene muchas
aplicaciones en muchos campos tales como:
Medicina
Electrónica
Energía
Medio ambiente
Nanocubiertas:
Terapia fototermal
N. Halas, J. West et al,
Ann Biomed Eng. 34, 15 (2006)
Dendrimeros:
Terapia dirigida con metotrexate
J. Baker, et al., Cancer Res. 65, 5317 (2005)
Terapia basada en Nanoparticulas: Aplicaciones
Nanomedicina
Es la aplicación médica de la nanotecnología.
Se define como la reparación, construcción y control de los sistemas
biológicos humanos usando dispositivos construidos a partir de
estándares nanotecnológicos.
Nanomedicina
La nanomedicina hoy ya es una enorme industria.
Las ventas alcanzaron los 6.8 billones de dólares desde 2004.
El valor del mercado global de la nanotecnología en 2016 se valuó en 39.2 billones de dólares y se espera que alcance para el 2021 un valor de 90.5 billones de dólares.
Forbes Magazin, Febrero 23, 2016
https://investingnews.com/daily/tech-investing/nanotech-investing/nanotechnology-uses/
Nanomedicina
La nanotecnología puede ser usada en muchos campos de la medicina:
Nanofarmacia
Cáncer
Diagnóstico
Cirugía
Terapias de Nanoparticulas funcionales
Plataformas multi-funcionales:
Blanco-dirigido
Liberación
Reportero, biosensor
Primera generación de drogas
nano-liberadoras (no blanco)
aprovada por FDA – Abraxane®
M. Ferrari, Nature Reviews 5, 161 (2005)
Abraxane - Aprovado
Aprobado para el cáncer de
mama.
Paclitaxel unido a la albúmina Paclitaxel: potente medicamento
contra el cáncer, no soluble en agua.
Abraxane es soluble en agua -
reduce el tratamiento de 3 horas a 30 minutos y disminuye asi
tambien sus efectos secundarios.
Aprobado por la FDA 05 Jan05
http://www.abraxisbio.com/rnd_platform_nab.htm
• El paclitaxel se unen a la albúmina y se
transportan al tumor. • Esto se logra utilizando el transportador
(vía gp60) y se concentra en el intersticio tumoral por afinidad al SPARC (proteína secretada ácida y rica en cisteína).
• La insolubilidad del paclitaxel se supera por la unión a la proteína y así se disuelve el fármaco activo.
Clinical Trials 2005
Nanotechnology Takes Aim at Cancer – Science Vol 130 18Nov05 pp1132-1134
Approved ‘05 In Market 3
3 http://nano.cancer.gov/learn/now/clinical-trials.asp
Still in trials FDA fast track ’06 2
2 http://www.starpharma.com/vivagel.asp
Nanofarmacia
Ayuda a incrementar la biodisponibilidad de las drogas y su biodistribución.
Disminuye los efectos secundarios.
Incrementa la solubilidad de la droga.
Nanofarmacia
Los nano-tranportadores ofrecen grandes ventajas en la dosificación.
1er. Simposio de Tecnología Avanzada CICATA-IPN México D. F., Junio 16-20, 2008
Nanomedicina y Cáncer
Methylation Landscape of Breast Cancer Cells in Response to Resveratrol. PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0157866 June 29, 2016
Nanomedicina y Cáncer
Methylation Landscape of Breast Cancer Cells in Response to Resveratrol. PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0157866 June 29, 2016
Nanomedicina hoy
En los últimos años, la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) ha aprobado numerosas aplicaciones de Investigación de Medicamentos Nuevos
para nano-formulaciones, permitiendo ensayos clínicos para tumores de mama, ginecología,
tumores sólidos, pulmón, tejido mesenquimal, linfoma, sistema nervioso central y
genito-urinario.
Nanomedicina y Cáncer
Methylation Landscape of Breast Cancer Cells in Response to Resveratrol. PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0157866 June 29, 2016
Evaluación de la liberación del resveratrol formulado en nanopartículas en medios de disolución a pH 6.8 y pH 1.2.
OH
OH
OH
0 3 6
0
50
100
Po
life
no
l lib
era
do
(%
)
Tiempo (h)
Polifenol
NPT-Polifenol
0 20 40 60
0
30
60
Po
life
no
l lib
era
do
(%
)
Tiempo (h)
Polifenol
NPT-Polifenol
DESARROLLO Y VALIDACIÓN DE UN NUEVO NUTRACÉUTICO PARA EL TRATAMIENTO DEL SÍNDROME METABÓLICO. Proyecto PEI-CONACyT , 2017
Nanopartículas poliméricas de resveratrol obtenidas con un polímero biocompatible.
DESARROLLO Y VALIDACIÓN DE UN NUEVO NUTRACÉUTICO PARA EL TRATAMIENTO DEL SÍNDROME METABÓLICO. Proyecto PEI-CONACyT , 2017
Patente: COMBINATION OF METABOLIC BIO-ENERGETIC AND NUTRA-EPIGENTIC REGULATORS, NUTRACEUTICAL COMPOUNDS IN CONVENTIONAL AND NANOTECHNOLOGIES COMBINATION TO REVERT AND PREVENT THE CHRONIC DAMAGE ACCELERATED CELLULLAR SENESCENCE PRODUCED BY DIABETES AND OTHER DEGENERATIVE CHRONIC COMPLEX DISEASES
United States Patent Application 20160354331
Kind Code A1
Astudillo de la Vega; Horacio December 8, 2016
http://patents.com/us-20160354331.html
Abstract
The invention relates to compounds of natural origin and theirpharmaceutically acceptable and active
mixture to decrease glucose, cholesterol, uric acid, and body fat the high levels, cytoprotection of
damaged organs, activation of metabolism and cell proliferation. It is exemplified with the
pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically effective amount of the compounds of
Formulation I, and its method on in vitro and in vivo systems. Formulation I and its variables can be
used to treat hyperglycemia, gout, dyslipidemia, obesity, insulin resistance, diabetes mellitus,
diabetes insipidus, type 1 diabetes, type 2 diabetes, microvascular complications, macrovascular
complications, lipid disorders, pre-diabetes, arrhythmias, myocardial infarction, renal and pancreatic
complications, cardiovascular complications.
Cáncer: Respuesta al Tratamiento
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
- 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000
Estimated new cases
Esti
mate
d d
eath
s (
% o
f n
ew
cases)
Lung
Prostate
Breast
Colon
Pancreas Liver
Esophagus
Ovary
Brain / Nervous system
Leukemia
Stomach Myeloma
More aggressive
Less aggressive
More common
Lymphoma
Bladder Skin
Kidney
Uterus Oral cavity & pharynx
Digestive
Other respiratory
Other urinary
Other genital
Thyroid
Rectum
Non-responders in cancers with well established guidelines
High mortality cancers where guidelines often fail quickly
Other non-responders
Less common
Diagnóstico Nanotecnológico
Los chips de nano-sensores, capaces de detectar biomarcadores genéticos en las células cancerosas, permiten el diagnóstico y tratamiento del cáncer a partir de 5 ml de sangre (biopsia líquida) en un paciente.
JM Rothberg et al. Nature 475, 348-352 (2011) doi:10.1038/nature10242
Diagnóstico Preciso y Personalizado
1 Lesko, et al, Clin Pharmacol Ther, 2007.
2 Schwiezer , Diagnostics 2009: Moving Towards Personalized Medicine
3 Roses. Nature, 2000
Cambiando la terapia
del concepto “same-for-
all”
La buena terapéutica
sigue a un buen
diagnóstico (1) Las tasas
de respuesta a los
fármacos son
insatisfactorias, variando
del 20% al 75%
dependiendo del fármaco
y de la enfermedad (2).
Métodos
Diagnósticos
Avanzados
Estamos
identificando las
diferencias
heredadas o
adquiridas entre
pacientes
prediciendo las
respuestas de cada
medicamento (3).
Usando métodos de diagnóstico genético-molecular basados en nanotecnología, se ha logrado crear opciones de tratamiento personalizadas con mayor éxito terapeutico.
Diagnóstico de Presición Polymorphism detection of K-Ras mutations using high-resolution melting analysis in Mexican patients with metastatic colorectal cancer (mCRC).
Villela, J. M. Salazar, V. M. -, G. Morganortiz-Bastarrachea, J. Garcia-Guillen, P. Romero-Sanchez, J. H. AstudilloVazquez-Rivera, H. Ruiz-Calzada, P. Cortes-Esteban.
Lab. Investigacion Traslacional UIMEM, HC CMN SXXI, IMSS, Mexico, DF., Mexico; Hospital General de Zona 25, IMSS, Monterrey NL., Mexico; Hospital Regional, ISSSTE Veracruz, Mexico; Clinica Merida, Yucatan, Mexico; Oncologia Medica CMO, IMSS Guadalajara, Jal., Mexico; Opcion Oncologica, Monterrey, NL., Mexico; Torre Medica Sur, Mexico, DF, Mexico; Hospital Regional, ISSSTE Zacatecas, Zac., Mexico; Oncologia Medica, CMN 20 de Noviembre, Mexico, DF., Mexico.
Journal of Clinical Oncology 29(15_suppl):e14132-e14132 · May 2011 DOI: 10.1200/jco.2011.29.15_suppl.e14132
Analysis of molecular KRAS polymorphism mutation using high-resolution melting system in a largest Mexican mCRC patients sample. H. Astudillo, P. Romero-Garcia, J. Sanchez-Guillen, J. Bastarrachea-Ortiz, G. Morgan-Villela, J.M. Salazar-Cavazos, V. M. Vazquez-Rivera, H. Ruiz-Calzada, A. Lopez- Yañez, P. Cortes-Esteban, R. Villalobos-Valencia, G. Tellez-Trevilla. Lab. Investigacion Traslacional UIMEM, HC CMN SXXI, IMSS, Mexico, DF., Mexico; Hospital General de Zona 25, IMSS, Monterrey NL., Mexico; Hospital Regional, ISSSTE Veracruz, Mexico; Clinica Merida, Yucatan, Mexico; Oncologia Medica CMO, IMSS Guadalajara, Jal., Mexico; Opcion Oncologica, Monterrey, NL., Mexico; Torre Medica Sur, Mexico, DF, Mexico; Hospital Regional, ISSSTE Zacatecas, Zac., Laboratorio de Oncogenomica, Diagnomol SA de CV, Mexico DF, Mexico; Oncologia Medica, CMN 20 de Noviembre, Mexico, DF., Mexico, CMN SXXI, IMSS, Mexico, DF., ISEMYM, Toluca, Edo. Mex. European Journal of Cancer 47 · September 2011 DOI: 10.1016/S0959-8049(11)70744-4
Una nueva taxonomía para el Cancer ”From organs to molecules”
Garraway LA. Genomics-driven oncology: framework for an emerging paradigm. Journal of Clinical Oncology, 31(15), 1806-1814 (2013).
Analisis
mutacional del DNA extraído
de biopsias de pacientes
EGFR, KRAS
Resultado:
No Mutación Detectada
Resultado:
Mutación Detectada EGFR
Reporte: Mutación Detectada
Mutación Específica y Evidencia
Deleción Exon 19
(cualquiera)
L858R
L861Q
G719S/A/C ó otra
substitución en esta
posición
S768I
Exon 20 inserciones
Datos que apoyan
sensibilidad al
Gefitinib/Erlotinib
Doble Mutaciones
Actualmente limitados
datos que apoyan la
sensibilidad al
Gefitinib/Erlotinib
T790M
Otras Mutaciones
Actualmente sin datos que
apoyen la sensibilidad al
Gefitinib/Erlotinib
Determinación de mutaciones del gen HER2: L755S, M774AYVM, A775YVMA, G776X
90%
7%
3%
T854A Datos que apoyan
sensibilidad al Afatinib
T858R
Deleción Exón 19
(cualquiera)
D761Y
Algoritmo del Analisis Mutacional del CPCNP
Determinación de la Traslocación ALK
Traslocación Positiva:
Crizotinib
Traslocación Negativa
Resultado:
Mutación Detectada KRAS
small cell lung cancer-National Consensus of Diagnosis and treatment of non Revista de investigacion clinica; 65 Suppl 1:S5-84 · March 2013
Conclusiones
Al aplicar la nanotecnología a la medicina, tenemos el uso de materiales de ingeniería precisa que ha logrado desarrollar nuevas terapias y dispositivos que pueden
reducir la toxicidad y mejorar la eficacia y la entrega de los tratamientos.
La aplicación de la nanotecnología al cáncer a conducido a grandes avances en la prevención, detección y tratamiento del cáncer al obtener datos moleculares de
tumores del cuerpo quirúrgicamente inaccesibles, que potencialmente pueden detectar enfermedades y ofrecer
tratamientos de manera inimaginada antes de ahora.
Referencias
PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0157866 June 29, 2016
Journal of Clinical Oncology 29(15_suppl):e14132-e14132 · May 2011
DOI: 10.1200/jco.2011.29.15_suppl.e14132
European Journal of Cancer 47 · September 2011
DOI: 10.1016/S0959-8049(11)70744-4