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INTEGRANTES:
Jenny Bonilla
Erica Caizaluisa
Jorge Caizaluisa
Juan Carrasco
Gabriela Cepeda
FECHA:
Miércoles 11 de octubre de 2006
CARRERA:
Electrónica y Telecomunicaciones
PROFESOR:
Phd. Iván Bernal
Nanomedicine
James Baker designs nanoparticles to guide drugs directly into cancer cells, which
could lead to far safer treatments.
By Kevin Bullis
This article is the second in a series of 10 stories we're running over two weeks,
covering today's most significant (and just plain cool) emerging technologies. It's part of
our annual "10 Emerging Technologies" report, which appears in the March/April print
issue of Technology Review.
The treatment begins with an injection of an unremarkable-looking clear fluid. Invisible
inside, however, are particles precisely engineered to slip past barriers such as blood
vessel walls, latch onto cancer cells, and trick the cells into engulfing them as if they
were food. These Trojan particles flag the cells with a fluorescent dye and
simultaneously destroy them with a drug.
Developed by University of Michigan physician and researcher James Baker, these
multipurpose nanoparticles -- which should be ready for patient trials later this year -are at the leading edge of a nanotechnology-based medical revolution. Such
methodically designed nanoparticles have the potential to transfigure the diagnosis and
treatment of not only cancer but virtually any disease. Already, researchers are working
on inexpensive tests that could distinguish a case of the sniffles from the early
symptoms of a bioterror attack, as well as treatments for disorders ranging from
rheumatoid arthritis to cystic fibrosis. The molecular finesse of nanotechnology, Baker
says, makes it possible to "find things like tumor cells or inflammatory cells and get into
them and change them directly."
Cancer therapies may be the first nanomedicines to take off. Treatments that deliver
drugs to the neighborhood of cancer cells in nanoscale capsules have recently become
available for breast and ovarian cancers and for Kaposi's sarcoma. The next
generation of treatments, not yet approved, improves the drugs by delivering them
inside individual cancer cells. This generation also boasts multifunction particles such
as Baker's; in experiments reported last June, Baker's particles slowed and even killed
human tumors grown in mice far more efficiently than conventional chemotherapy.
"The field is dramatically expanding," says Piotr Grodzinski, program director of the
National Cancer Institute's Alliance for Nanotechnology in Cancer. "It's not an
evolutionary technology; it's a disruptive technology that can address the problems
which former approaches couldn't."
The heart of Baker's approach is a highly branched molecule called a dendrimer. Each
dendrimer has more than a hundred molecular "hooks" on its surface. To five or six of
these, Baker connects folic-acid molecules. Because folic acid is a vitamin, most cells
in the body have proteins on their surfaces that bind to it. But many cancer cells have
significantly more of these receptors than normal cells. Baker links an anticancer drug
to other branches of the dendrimer; when cancer cells ingest the folic acid, they
consume the deadly drugs as well.
The approach is versatile. Baker has laden the dendrimers with molecules that glow
under MRI scans, which can reveal the location of a cancer. And he can hook different
targeting molecules and drugs to the dendrimers to treat a variety of tumors. He plans
to begin human trials later this year, potentially on ovarian or head and neck cancer.
Mauro Ferrari, a professor of internal medicine, engineering, and materials science at
Ohio State University, is hopeful about what Baker's work could mean for cancer
patients. "What Jim is doing is very important," he says. "It is part of the second wave
of approaches to targeted therapeutics, which I think will have tremendous acceleration
of progress in the years to come."
To hasten development of nano-based therapies, the NCI alliance has committed
$144.3 million to nanotech-related projects, funding seven centers of excellence for
cancer nanotechnology and 12 projects to develop diagnostics and treatments,
including Baker's.
Baker has already begun work on a modular system in which dendrimers adorned with
different drugs, imaging agents, or cancer-targeting molecules could be "zipped
together." Ultimately, doctors might be able to create personalized combinations of
nanomedicines by simply mixing the contents of vials of dendrimers.
Such a system is at least 10 years away from routine use, but Baker's basic design
could be approved for use in patients in as little as five years. That kind of rapid
progress is a huge part of what excites doctors and researchers about
nanotechnology's medical potential. "It will completely revolutionize large branches of
medicine," says Ferrari.
OTHER PLAYERS
Nanomedicine
Raoul Kopelman -- Nanoparticles for cancer imaging and therapy
University of Michigan
Robert Langer -- Nanoparticle drug delivery for prostate cancer
MIT
Charles Lieber -- Nanowire devices for virus detection and cancer screening
Harvard University
Ralph Weissleder -- Magnetic nano-particles for cancer imaging
Harvard University
Marzo/Abril 2006
NANOMEDICINA O MEDICINA EN MINIATURA
James Baker diseña nanopartículas para dirigir medicinas directamente dentro de
células de cáncer, lo cual podría llevar a tratamientos mucho más seguros.
Por Kevin Bullis
Este artículo es el segundo de una serie de 10 historias que nosotros estamos
circulando alrededor de dos semanas, cubriendo hoy más significativamente (y solo
planeándolo bien) tecnologías emergentes. Este es parte de nuestro anuario "10
Tecnologías Emergentes" reporte, el cual aparece en la edición impresa en
Marzo/Abril sobre la Revisión de Tecnología.
El tratamiento comienza con una inyección de un fluido claro imperceptible . Invisible
dentro, sin embargo, son partículas precisamente diseñadas para resbalar por delante de
barreras como las paredes de los vasos sanguíneos, anclándose en las células
cancerígenas, y engañan a las células en la ingestión de las nanopartículas como si se
tratasen de alimentos. Estas partículas troyanas señalan las células con un tinte
fluorescente y simultáneamente las destruyen con una medicina.
Desarrollado por el médico e investigador James Baker de la Universidad de
Michigan, éstas nanopartículas con múltiples propósitos -- las cuales deberían estar
listas para ensayos en pacientes después de este año -- están al borde de una revolución
medica basada en la Nanotecnología. Tales nanopartículas diseñadas metódicamente
tienen el potencial para transfigurar el diagnóstico y el tratamiento no sólo del cáncer,
pero virtualmente cualquier enfermedad. Inmediatamente, los investigadores están
trabajando en pruebas baratas que podrían distinguir un caso de respiración con ruido de
los síntomas tempranos de un ataque de bioterrorismo, así como tratamientos para
desórdenes en el paso de la artritis reumática a la fibrosis cística. La delicadeza
molecular de la Nanotecnología, Baker dice, esto hara posible "encontrar cosas como
células de tumor o células inflamatorias, entrar en ellos y cambiarlas directamente”.
Las terapias de Cáncer pueden ser las primeras descartadas por la nanomedicina.
Tratamientos que entregan drogas a los alrededores de las células de cáncer en cápsulas
de nanoescala se han puesto disponibles recientemente para el cáncer de mamas y
ovarios y para el sarcoma de Kaposi. La próxima generación de tratamientos, aún no
aceptados, perfecciona las drogas para liberarlas dentro de las células del cáncer
individuales. Esta generación también se jacta por partículas multifunción como las de
Baker; en experimentos reportados el pasado junio, las partículas de Baker retardaron e
incluso mataron tumores humanos crecidos en ratones, mucho más eficientemente que
la quimioterapia convencional.
"El campo se está extendiendo dramáticamente," dice Piotr Grodzinski, director del
programa de la Alianza de Institutos Nacionales del Cáncer para la Nanotecnología en
Cáncer. "No es una tecnología evolutiva; es una tecnología disociadora que puede
dirigirse a los problemas que los acercamientos anteriores no pudieron."
El acceso al corazón de Baker es una molécula favorablemente seccionada llamada
dendrimer. Cada dendrimer tiene más de cien "ganchos" moleculares en su superficie. A
cinco o seis de estos, Baker conecta moléculas de acido fólico. Porque el acido fólico es
una vitamina, muchas células en el cuerpo tiene proteínas en sus superficies enlazadas.
Pero muchas células cancerigenas tienen significativamente más de estos receptores que
células normales. Baker une una droga anticancerígena a otras secciones del dendrimer;
cuando las células cancerigenas ingieren el ácido fólico, ellas consumen las drogas
mortales también.
El acercamiento es versátil. Baker tiene cargado el dendrimer con moléculas que brillan
bajo examinadores MRI, los cuales pueden revelar la ubicación del cáncer. Y él puede
enganchar diferentes moléculas de marca y drogas al dendrimers para tratar una
variedad de tumores. Él planea empezar ensayos humanos después este año,
potencialmente en cáncer de ovarios, cabeza y cuello.
Mauro Ferrari, profesor de medicina interna, ingeniería, y ciencia de los materiales en la
Universidad del Estado de Ohio, está esperanzado acerca de como podría el trabajo de
Baker significar para los pacientes de cáncer. “Lo que Jim está haciendo es muy
importante”, dice él. “Este es parte de una segunda ola de avances de las terapias
dirigidas, de las cuales pienso tendrá tremenda aceleración de progreso en los años por
venir “.
Para acelerar el desarrollo de terapias basadas en nano-tecnologías, la alianza NCI ha
comprometido $144.3 millones a los proyectos relacionados con nano-tecnología,
fundando siete centros de excelencia en nano-tecnología del cáncer y 12 proyectos para
desarrollar diagnósticos y tratamientos, incluyendo al de Baker.
Baker ha comenzado ya el trabajo sobre un sistema modular en el cual los dendrimers
junto con diversas drogas, agentes imaginarios o apuntadores de cáncer , se podrían
“comprimir juntas”. Ultimamente , los doctores pudieron crear combinaciones
personalizadas de nanomedicines simplemente mezclando el contenido de dendrimers.
Tal sistema por lo menos sera de uso rutinario en 10 años , pero el diseño básico de
Barker podría ser aprobado para el uso en pacientes dentro de cinco años. Este tipo de
progreso que es rápido y además es enorme parte de que motiva a doctores y a
investigadores sobre el potencial médico de la nanotecnologia. “Ya que revolucionará
totalmente ramas grandes de la medicina” . dice a Ferrari.
Otros Actores
Nanomedicina
Investigador
Raoul Kopelman
Universidad de Michigan
Robert Langer
MTI
Charles Lieber
Universidad Harvard
Ralph Weissleder
Universidad Harvard
Proyecto
Nanoparticulas para la terapia y señalización
del cáncer
Nanoparticulas distribuidoras de drogas para
el cáncer de próstata
Nanoconductos para la de detección de virus
y escaneo del cáncer
Nanoparticulas magnéticas para la señalización
del cáncer