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Ingeniería y Salud. Presente y Futuro Manuel Doblaré Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A) y Centro de Investigación Biomédica en Red en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) NUEVOS CONCEPTOS EN MEDICINA (LAS 4 Ps) PERSONALIZACIÓN PREDICCIÓN PREVENCIÓN PARTICIPACIÓN NIH Brochure 2009 Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 -1- ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE LA NUEVA MEDICINA Centrada en paciente vs. Centrada en enfermedad Nueva aproximación Prueba-error Basada en la evidencia Extensa y abierta Estrecha y segmentada Generalista Focalizada y especializada Efectos adversos significativos Mínimamente invasiva Las ómicas como ciencia Las ómicas como clínica Terapias de ataque Terapias regenerativas Tecnologías como apoyo Tecnologías integradas La I+D como ayuda externa La I+D componente esencial Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 -2- SITUACIÓN Y TENDENCIA (1/3) Incremento de la edad media en España y creciente inversión de la pirámide de población (el número de jubilados se prevé que se incremente en un 50% para el 2025, llegando a un promedio de ciudadanos por encima de los 60 años superior al 30% y una esperanza de vida mayor). Crecimiento del número de enfermos crónicos y discapacitados con distintos niveles de dependencia y mayores necesidades de rehabilitación (las enfermedades crónicas representarán más del 60% de todas las enfermedades mundiales para el año 2020). Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 -3- SITUACIÓN Y TENDENCIA (2/3) Enfermedades emergentes y reemergentes. Necesidades imprevistas, probabilidad de epidemias y pandemias, necesidad de recursos en stock. Modelo de Sanidad universal y gratuito en España (costo creciente, demanda de la mayor calidad posible del servicio, demanda de tecnologías médicas avanzadas. El costo en asistencia sanitaria y fondos de salud continua creciendo más rápidamente que el PIB). Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 -4- SITUACIÓN Y TENDENCIA (3/3) Necesidad de un mayor énfasis en la prevención y diagnóstico precoz. Tendencia a un control más perso-nalizado, rutinario y en el hogar; acceso a información sobre salud; uso de asistentes y dispositivos de monitorización personal; fomento de hábitos saludables en el comportamiento y alimentación. Crecimiento de las tecnologías sanitarias (el informe “La biotecnología española: impacto económico, evolución y perspectivas” de la Fundación Genoma asegura que el crecimiento del mercado biotecnológico en salud humana crecerá un 14% anual en el periodo 2004-2015). Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 -5- ALGUNAS CIFRAS RELEVANTES http://www.fenin.org/fileadmin/user_upload/documentacion/estudios/prospectiva_biomateriales.pdf El mercado mundial de tecnologías sanitarias se estimó en más de 184 billones de euros en el año 2002. El mercado europeo representa en torno al 30% del mercado mundial, precedido por Estados Unidos con el 43% y seguido de Japón con el 11%. En el año 2005 el mercado de diagnóstico “in vitro” en 27 países europeos era de 8.712 M€. España se sitúa en el cuarto lugar de Europa, por detrás de Alemania, Francia e Italia, con 897 M€ estimados en 2005 y un crecimiento anual del 9%. El mercado ortopédico mundial se situaba en unos 8 billones de euros, con una tasa de crecimiento del 5-7% anual. Según los últimos datos de la Comisión Europea, para el año 2010 el gasto en e-Salud constituirá un 5% del presupuesto sanitario total de los 25 estados miembros (1% en 2000). Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 -6- ALGUNAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN EN TECNOLOGÍAS SANITARIAS TERAPIA PREVENCIÓN DIAGNÓSTICO REHABILITACIÓN CIRUGÍA INVESTIGACIÓN BIOMÉDICA Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 -7- PREVENCIÓN Monitorización a distancia (telemedicina). Microchips y nanosensores integrados. Políticas de concienciación, información, calendarios de prevención y primer diagnóstico basados en web. Historial clínico completamente informatizado. Revisiones y consultas remotas. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 -8- DIAGNÓSTICO Mejoras en la tecnologías de imagen.. Técnicas de diagnóstico intervencionista menos invasivas. Técnicas de diagnóstico genético (genómica) y molecular (metabolómica). Nuevos sensores más específicos, sensibles, robustos, precisos y fiables. Predicción “inteligente” (modelado y sistemas de ayuda a la decisión) Integración de distintas (diagnóstico multimodal). técnicas Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 -9- CIRUGÍA Técnicas de planificación preoperatoria y apoyo a la toma de decisiones quirúrgicas. Dispositivos de cirugía mínimamente invasiva. Cirugía guiada por imagen y robotizada. Técnicas de cirugía virtual Microcirugía Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 10 - TERAPIAS AVANZADAS Implantología inteligente (osteointegración controlada, flexibilidad, liberación controlada de principios activos, personalización, reacción controlada del huésped). Medicina regenerativa (andamios mejor adaptados y andamios biológicos, mayor control de la biología celular, control de inflamación y angiogénesis, liberación controlada de principios activos). Genómica y proteómica personalizadas. Liberación controlada de fármacos con mejor focalización y menos efectos adversos. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 11 - FÁRMACOS Y NANOMEDICINA Avances en todas las ómicas derivados del control nanotecnológico con aplicaciones en diagnóstico y terapias. Sistemas de liberación controlada de principios activos. Nanoconjugados y fármacos basados en macromoléculas (péptidos, RNA de interferencia, …). Materiales y superficies con micro y nanoestructura controlada para favorecer distintos procesos celulares (paths de diferenciación específicos, haptotaxis) Nanopartículas para su focalización específica (hipertermia). Nanobiosensores y control de interfaz biomaterial-molécula orgánica. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 12 - REHABILITACIÓN Rehabilitación asistida por robots Rehabilitación remota y controlada a distancia. Personalización y apoyo via web. Dispositivos de apoyo (i.e. sillas de ruedas, …) más inteligentes y crecientemente robotizados. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 13 - INVESTIGACIÓN BIOMÉDICA Tecnologías de apoyo a la investigación (imagen médica y molecular, “tracking” celular y molecular, biosensorización, “lab on a chip”…). Apoyo en biofísica celular, tisular y orgánica (EPIGENÉTICA) Modelos matemáticos de comportamiento funcional (multifísicos y multiescala) (BIOLOGÍA DE SISTEMAS). Integración creciente de modelos “in vitro”, “in vivo” e “in silico” para investigación. Plataformas tecnológicas. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 14 - ALGUNOS RETOS EN INVESTIGACIÓN EN TECNOLOGÍAS DE LA SALUD (1/9) El documento “Critical Path Opportunities Report”, emitido por la FDA identifica una serie de retos para mejorar la eficiencia, predictibilidad y productividad en el desarrollo de nuevos productos médicos: • Desarrollo de herramientas predictivas del funcionamiento de productos o dispositivos médicos con mayor grado de certidumbre (desarrollo de nuevos biomarcadores, de nuevas técnicas de imagen, obtención de modelos de enfermedades que mejoren la predicción de la respuesta de los pacientes, ..) • Ensayos clínicos eficientes (diseño de innovadoras técnicas de ensayo, mejora de la medida de las respuestas de los pacientes, ensayos clínicos automatizados, estandarización de procedimientos, ..). Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 15 - ALGUNOS RETOS EN INVESTIGACIÓN EN TECNOLOGÍAS DE LA SALUD (2/9) • Impulso al uso de la bioinformática, referida al uso de métodos matemáticos, estadísticos y computacionales para el análisis cuantitativo de datos biológicos. • Mejora de la fabricación de dispositivos médicos de alta calidad a escala comercial. • Desarrollo de productos dirigidos a necesidades de salud pública urgentes (identificación rápida de patógenos,..). • Desarrollo eficiente de productos y terapias destinadas a la infancia y adolescencia. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 16 - ALGUNOS RETOS EN INVESTIGACIÓN EN TECNOLOGÍAS DE LA SALUD (3/9) El NIBIB contempla las siguientes actividades para conseguir su objetivo de mejorar la salud humana mediante el desarrollo y la aplicación de tecnologías biomédicas: • Desarrollo de tecnologías para la detección precoz de enfermedades y la evaluación del estado de salud. • Desarrollo de nuevas técnicas de imagen biomédica y nuevos dispositivos que permitan una mayor comprensión de la enfermedad y la mejora del diagnóstico, tratamiento y prevención. • Desarrollo de técnicas avanzadas de tratamiento de señal biomédica, imagen médica y modelos biológicos para conducir a una investigación eficiente a múltiples escalas, desde el nivel molecular al nivel de organismo. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 17 - ALGUNOS RETOS EN INVESTIGACIÓN EN TECNOLOGÍAS DE LA SALUD (4/9) Estudios de evaluación de efectividad de nuevos materiales, procesos, dispositivos y procedimientos que determinen la calidad de nuevas tecnologías y sus usos más apropiados. Apoyo a la investigación interdisciplinar y a la integración de ciencias tales como la biología, biomecánica, modelado, computación, bioinformática, cirugía, telemedicina, ingeniería tisular, nanotecnología, biomateriales, ,,) Strategic Plan I. NIBIB (National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering). Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 18 - ALGUNOS RETOS EN INVESTIGACIÓN EN TECNOLOGÍAS DE LA SALUD (5/9) La asociación de agencias americanas relacionadas con salud identifica las siguientes prioridades en Ingeniería de Tejidos: • Obtención de conocimiento de las bases biofísicas y las condiciones químicas y biológicas que controlan el ensamblado celular y la formación y comportamiento funcional de tejidos. • Identificación y validación de biomarcadores que puedan utilizarse en constructos de ingeniería de tejidos y ensayos high-throughput para recolección de datos multiparamétricos y su correlación con resultados biológicamente significativos. • Desarrollo de técnicas de imagen y no destructivas para validación de técnicas de ingeniería tisular. • Desarrollo de nuevos materiales basados en un mejor conocimiento de la señalización celular y la interacción célula- entorno. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 19 - ALGUNOS RETOS EN INVESTIGACIÓN EN TECNOLOGÍAS DE LA SALUD (6/9) • Desarrollo de modelos computacionales predictivos (fisiológicos, biológicos, mecánicos) que apoyen al diseño de constructos de forma reproducible, así como la investigación relacionada con el mejor conocimiento del comportamiento funcional de células, tejidos y órganos., • Desarrollo de nuevas herramientas y biorreactores para el control de procesos celulares (proliferación , diferenciación, ..) y dirijan con un entorno físico-químico adecuado el crecimiento y función tisular. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 20 - ALGUNOS RETOS EN INVESTIGACIÓN EN TECNOLOGÍAS DE LA SALUD (7/9) Optimización de los procesos de mantenimiento y preservación a largo plazo de células y tejidos que permitan su recuperación viable y funcional. Desarrollo de mejores sistemas de almacenamiento y empaquetado que permitan la provisión de tejidos bajo demanda. Facilitar la producción de tejidos y órganos y su escalado industrial que cumplan los requerimientos regulatorios a un costo-beneficio asumible. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 21 - ALGUNOS RETOS EN INVESTIGACIÓN EN TECNOLOGÍAS DE LA SALUD (8/9) Según la Agencia Europea del Medicamento: la nanotecnología es un campo emergente con amplia aplicabilidad en medicina y se espera que contribuya en el campo del diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Sin embargo, todavía es necesario evaluar la calidad, seguridad, eficacia y control de riegos de medicamentos nanomedicinales, así como la actualización de las guías sobre medicamentos a la luz de la experiencia acumulada. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 22 - ALGUNOS RETOS EN INVESTIGACIÓN EN TECNOLOGÍAS DE LA SALUD (9/9) Según la Plataforma Europea de Nanomedicina: todavía existe un conocimiento insuficiente sobre la caracterización de las nanopartículas, su detección y cuantificación, y especialmente de su persistencia en las personas y en el ambiente, y de todos los aspectos de toxicología y toxicología ambiental para permitir un análisis de riesgos que sea satisfactorio para las personas y para el ecosistema. Según el informe de Nanomedicina de la European Science Foundation los esfuerzos que se realicen en el futuro deberían tratar de orientar las tecnologías existentes hacia los retos específicos de la nanomedicina y la mejora de los conocimientos sobre fabricación, caracterización, reproducibilidad y control de calidad. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 23 - ALGUNOS RETOS GLOBALES EN ESPAÑA Mejora de la masa crítica, estructura y relaciones de los grupos de investigación nacionales e integración en redes internacionales. Incremento del número y calidad de profesionales especializados. Continuidad de las políticas de investigación y mejora de las infraestructuras científicas. Mayor integración de la investigación tecnológica con los hospitales (política de investigación traslacional). Incremento del tamaño y fortaleza del tejido productivo español en tecnologías sanitarias, fomentando, entre otras, la creación de spin-offs. Impulso a la realización de actividades conjuntas entre empresas y centros de investigación y mejora de los mecanismos de transferencia tecnológica. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 24 - ¿ Y EN ARAGÓN? Existen buenos mimbres científicos (hospitales de referencia, CIBER-BBN, I3A, INA, BIFI, …) y organizativos (I+CS) pero son muy pocos en relación a otras Comunidades. Se está produciendo una apuesta creciente y de largo aliento en muchas CCAA (BIOCAT, BIOBASQUE, Valencia, Madrid, Andalucía, Navarra, Cantabria ..). En contrapartida la prioridad en I+D+i en Aragón ha venido reduciéndose progresivamente. La industria en el ámbito de la salud es limitada, aunque con algunas empresas muy dinámicas y creciente aparición de spin-offs. Hace falta una apuesta decidida por coordinar esfuerzos, apoyo a los grupos competitivos internacionalmente, a la creación, crecimiento, estabilización y captación de nuevas empresas y la estructuración de todo el sistema. NO PODEMOS QUEDAR AL MARGEN DE LA ACTUAL REVOLUCIÓN BIOMÉDICA Y LOS DEMÁS ESTÁN MOVIÉNDOSE CON RAPIDEZ. Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 25 - Ingeniería y Salud. Presente y Futuro Manuel Doblaré Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A) y Centro de Investigación Biomédica en Red en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) Foro I3A – La Ingeniería al Servicio de la Salud - Zaragoza 04/07/2009 - 26 -
