Robots diminutos, pasos gigantes: la nanotecnología podría mejorar tratamientos de cáncer y fertilidad
Un laboratorio de robótica está ayudando a resolver algunos de los problemas más desconcertantes, empezando por los más pequeños.
Un laboratorio de robótica está ayudando a resolver algunos de los problemas más desconcertantes, empezando por los más pequeños.
Un avanzado laboratorio de robótica de la principal universidad canadiense está ayudando al mundo de la medicina a resolver algunos de sus problemas más desconcertantes, empezando por los más pequeños.
Los avances en el tratamiento y la detección precoz han mejorado considerablemente las tasas de supervivencia del cáncer en las últimas décadas. Pero algunos cánceres siguen siendo devastadoramente letales. Para los pacientes con glioblastoma (GBM), la forma más común y agresiva de cáncer cerebral, la esperanza de vida promedio es de sólo 12 a 18 meses tras el diagnóstico. Sólo una cuarta parte sobrevivirá más de un año, y apenas un 5% más de cinco años.
En la Universidad de Toronto, el profesor Yu Sun y su equipo del Instituto de Robótica están aprovechando el potencial de la nanorobótica, el campo de la tecnología que desarrolla robots microscópicamente pequeños, para construir lo que podría ser una nueva opción de tratamiento que cambie las reglas del juego: “nanobisturíes” que buscan células cancerosas y las destruyen girando cuando las activa un campo magnético.
Aunque la quimioterapia es un tratamiento eficaz contra el cáncer al principio, los pacientes acaban desarrollando resistencia a ella, y en el caso del glioblastoma eso ocurre rápidamente, afirma Sun, director fundador del Instituto de Robótica. “Esperamos poder ofrecer un recurso, mediante la robótica, a los pacientes de cáncer con resistencia al tratamiento: ¿podemos darles alguna esperanza para tratar su enfermedad?” afirma.
Para Sun, la investigación robótica tiene una resonancia personal: perdió a su madre de cáncer y vio de primera mano el impacto de la resistencia al tratamiento. “Me di cuenta de que los pacientes necesitan tecnologías que les ayuden como último recurso, como la robótica”, explica.
En colaboración con el laboratorio del Dr. Xi Huang, del Hospital para Niños Enfermos de Toronto (SickKids), el equipo de la Universidad de Toronto desarrolló su “nanocirugía robótica” rellenando nanotubos de carbono magnéticos, moléculas tubulares hechas de carbono, con partículas de óxido de hierro y recubriéndolos con un anticuerpo que reconoce una proteína sobreexpresada por las células tumorales del GBM. Gracias a los anticuerpos, cuando los tubos se inyectan en un tumor, buscan las células cancerosas. A continuación, un campo magnético giratorio externo aplicado con precisión hace girar los tubos.
“Los tubos generan una torsión mecánica que se ejerce sobre las estructuras celulares para alterarlas mecánicamente y provocar la muerte celular”, explica el doctor Xian Wang, que se doctoró con Sun y cuyo posterior trabajo postdoctoral fue codirigido por Huang y Sun en el Hospital de Niños Enfermos. El trabajo de Wang en el desarrollo de nanopinzas magnéticas con robótica sirvió de base para los nanobisturíes.
En un estudio con ratones portadores de un GBM resistente a la quimioterapia, la nanocirugía mecánica redujo el tamaño del tumor y prolongó la supervivencia de los animales. El hecho de que elimine las células físicamente es crucial, afirma Wang, ahora profesor adjunto en la Universidad Queen’s de Kingston (Ontario), dado que la resistencia al tratamiento se produce porque las células cancerosas mutan para adaptarse al tratamiento.
“La tecnología robótica del nanobisturí es física: no da a las células la oportunidad de mutar, por eso la consideramos muy importante”, afirma Huang, que desempeñó un papel crucial en el desarrollo de la nanocirugía mecánica.
En sus más de 20 años de carrera en micro y nanorobótica, Sun se ha labrado una reputación de pionero con impacto social. Cuando era estudiante de posgrado, quería que sus sistemas robóticos para trabajar con células individuales tuvieran sentido del tacto. Al no encontrar nada que lo consiguiera, creó su propia solución: un sensor de microfuerza que acabó produciéndose comercialmente y que, entre otros usos, fue utilizado por la Nasa para optimizar las respuestas de los microobturadores del telescopio espacial James Webb.
También desarrolló, en colaboración con Hitachi High-Tech Canada, el primer sistema nanorobótico controlado en bucle cerrado del mundo, que actúa como las “manos” junto a un microscopio electrónico como los “ojos” para manipular e identificar materiales y muestras biológicas a escala nanométrica.
Dentro de la atención a la salud, el trabajo pionero de Sun también se centra en el comienzo mismo de la vida. En 2012, en la Universidad de Toronto, él y su equipo desarrollaron un sistema que supuso otra primicia mundial, esta vez en la fecundación humana automatizada. Su sistema robótico de inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI) utiliza algoritmos de inteligencia artificial minuciosamente desarrollados y técnicas robóticas de micromanipulación para seleccionar de forma no invasiva los espermatozoides con el ADN menos dañado e introducirlos en los óvulos humanos, minimizando los daños en comparación con los métodos manuales mediante un dispositivo de vibración mecánica que, según Sun, funciona “como un pájaro carpintero que utiliza impulsos mecánicos para abrir suavemente la membrana del óvulo”. El objetivo es garantizar la salud de los niños nacidos por FIV.
Actualmente se está probando en pacientes una versión mejorada del sistema. Mientras tanto, Sun espera que la nanocirugía mecánica de su equipo esté lista para ensayos clínicos dentro de cinco años.
“La presión de trabajar en robótica no es por publicar un artículo sino porque hay enfermedades por tratar”, afirma.
En su vida laboral, espera ver cómo sus innovaciones se utilizan con efecto transformador en el mundo real. “Me encantaría que las tecnologías de tratamiento en las que trabajamos se utilizaran en los hospitales en beneficio de muchísimos pacientes”, afirma. “Porque el objetivo de investigar es mejorar el mundo”.
Conozca a la extraordinaria comunidad que está ampliando los límites de lo posible en robótica: utoronto.ca/news
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