El articulo hace un recorrido entre los proyectos punteros de medicina personalizada y de precisión que fusionan los últimos avances en robótica, realidad virtual, impresión 3D, bioimpresión e inteligencia artificial. El Centro de Cirugía de Mínima Invasión Jesús Usón de Cáceres (CCMIJU) lidera la participación de Extremadura en el Plan Complementario de Biotecnología Aplicada a la Salud, con la colaboración de Computaex (Fundación Computación y Tecnologías Avanzadas de Extremadura), la Universidad de Extremadura y Fundesalud.
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Los facultativos saben que los fármacos y los tratamientos actuales no tienen el mismo efecto sobre los pacientes. Dos personas con la misma patología en similares circunstancias ahora toman la misma dosis de un medicamento, o se someten a un mismo procedimiento con dispositivos estándar (prótesis, stent…), pero la respuesta cambia de un enfermo a otro. Por ello, los profesionales ya tienen claro que la medicina del futuro debe ser personalizada y de precisión. ¿Pero cómo conseguirlo? Los grupos de investigadores más punteros han comenzado a combinar los últimos avances en medicina, biología y tecnología, como inteligencia artificial, supercomputación, robótica, sensorización, bioingeniería o nanotecnología, para lograr diagnósticos y terapias a la medida de cada individuo. El camino es fascinante y está lleno de posibilidades. El Centro de Cirugía de Mínima Invasión Jesús Usón de Cáceres (CCMIJU) ya trabaja de lleno en este campo.
Reconocido internacionalmente por sus proyectos y por la formación que ofrece a facultativos de medio mundo, el CCMIJU ha sido seleccionado dentro del Plan Complementario de Biotecnología Aplicada a la Salud, con un proyecto nacional de vanguardia que reúne a grupos de trabajo de País Vasco, Cataluña, Castilla la Mancha, Andalucía, Aragón y Galicia para que avancen coordinados en el diseño de nuevos sistemas y dispositivos de medicina personalizada y de precisión. Dirigido desde el Ministerio de Ciencia e Innovación, tiene un importante presupuesto de 37 millones de euros financiados a través de los fondos europeos Next Generation en el marco del PRTR y de Fondos FEDER PO 21-27. En Extremadura lo pilota el CCMIJU, que además participa directamente en los programas de otras comunidades y lidera una de las seis líneas del Plan, por un total de 5 millones de euros.
Puzzle tecnológico
¿En qué consiste? Realmente engloba distintas áreas de actuación ya en marcha que se desarrollarán hasta septiembre de 2025. La gran ventaja del centro cacereño es que aplica en ellas sus líneas estratégicas, ya de por sí en vanguardia: avances en cirugía robótica, sensorización, impresión 3D, bioimpresión, tecnologías inmersivas (realidad virtual, realidad aumentada y realidad mixta) e inteligencia artificial. Con todo ello, los investigadores estudian no solo el diagnóstico y el tratamiento de determinadas enfermedades para que puedan abordarse de forma personalizada en cada paciente, sino que además pretenden adelantarse y prevenirlas echando mano de las grandes herramientas de datos que existen en la actualidad.
‘Fabricar’ arterias y venas
El primer campo que lidera el CCMIJU y que ya ha obtenido importantes resultados es el de «desarrollar vasos sanguíneos, arterias y venas artificiales en un laboratorio, y validar estos dispositivos artificiales en modelos de infartos de miocardio, implantando dichos injertos artificiales en modelos animales», explica el doctor Francisco Miguel Sánchez Margallo, director científico del CCMIJU y coordinador de la Línea 6. De hecho, acaba de presentarse la primera tesis en el Centro, desarrollada por el investigador David Durán y dirigida por el propio doctor Sánchez Margallo. «Ha sido un éxito porque recoge el desarrollo de las primeras arterias artificiales que hemos obtenido con un sistema de electrohilado», detalla.
En realidad, el estudio ha comparado los dos materiales utilizados para este fin. Por un lado, la fibroína de seda o proteína del hilo de seda, muy natural, biocompatible con el cuerpo humano y biodegradable, pero quebradiza. Por otro, un material sintético, el PVDF, que, aunque artificial, «presenta una serie de características muy buenas para desarrollar los injertos vasculares». De esa comparación, el CCMIJU ha determinado las ventajas del PVDF, con resultados similares e incluso superiores a las prótesis que ya utilizan a diario los hospitales. «Se abre por tanto una línea de trabajo muy interesante, un paso muy previo para empezar a desarrollar en el laboratorio arterias y venas artificiales de forma in vitro».
Un parche para superar los infartos
Los proyectos que se desarrollan al amparo de este Plan Complementario de Biotecnología Aplicada a la Salud son numerosos. Uno de los más curiosos consiste en unos parches obtenidos mediante bioimpresoras. «Para que todos nos entendamos, se asemejan a una lámina transparente, a una lámina de colágeno muy fina de un material biocompatible con el cuerpo humano y biodegradable», detalla el doctor Sánchez Margallo.
Pues bien, esos parches se cargan con células madre, con factores de crecimiento, con nanofármacos y otros componentes para colocarlos sobre la zona afectada del corazón. «Cuando se produce un infarto de miocardio, básicamente lo que se produce es la obstrucción de una arteria de modo que la sangre no llega a una parte determinada del corazón, que al ser un músculo pierde la capacidad de contraerse y se produce una afectación grave». Si carece de oxígeno durante demasiado tiempo, el tejido de esa zona muere. Estos parches, obtenidos mediante bioimpresión se colocan sobre la zona dañada por el infarto para promover su regeneración. Sin duda un gran avance que los científicos del CCMIJU ya están desarrollando para que pueda ser una realidad en los hospitales lo antes posible.
Hacia la creación de órganos
Todo ello se hace aquí en Cáceres, junto al campus y al Hospital Universitario, donde este centro lidera además a nivel nacional los estudios para la generación de bioprótesis mediante bioimpresión. Son estructuras tridimensionales similares a un órgano diminuto que se logran en un laboratorio a partir del cultivo de las células madre de una persona. Se trata de un paso de gigante en medicina, porque supone ni más ni menos que la fase previa a ‘fabricar’ órganos en un futuro.
«Dentro de esta línea, desde el CCMIJU queremos generar una matriz extracelular de células ováricas, ya que existen patologías frecuentes que afectan a la funcionalidad ovárica de la mujer. Desarrollaremos en el laboratorio una bioprótesis de tejido, es decir, una especie de soporte o andamio creado con un sistema de bioimpresión sobre el cual vamos a incluir células del aparato genital de la mujer, fundamentalmente ováricas, para implantarlo bien subcutáneo o bien en otra parte del paciente», precisa el doctor Sánchez Margallo. Lo que se conseguirá es un ovario artificial, no tan complejo como el natural, «pero creemos que podrá hacer las veces del mismo: liberar hormonas y toda la actividad que conlleva este órgano».
Además, desarrollarán una bioprótesis de tejido endometrial, puesto que la endometriosis es una de las patologías que más limita a la mujer. «Vamos a hacerlo para analizar el comportamiento de esas células en pacientes, pero además para introducir en un ‘chip de células’ los posibles tratamientos y ver cuál actúa mejor in vitro, a fin de trasladarlos a las afectadas». Se trata de terapias avanzadas que también estudian soluciones a problemas de infertilidad.
3D para salvar vidas
En la Línea 6, además de la bioimpresión, Extremadura ha incorporado también otras tecnologías como la impresión 3D combinada con la realidad virtual, la realidad aumentada y la realidad mixta, un campo en el que el CCMIJU ya lidera proyectos europeos. Con estas herramientas de última generación, el centro tratará de replicar órganos muy útiles para la simulación quirúrgica. «Pongamos el ejemplo de un paciente con un tumor en un riñón. Mediante el TAC y la resonancia se genera un modelo tridimensional de ese órgano con una patología concreta, que se materializa mediante impresión 3D», indica el doctor Margallo.
De este modo, el equipo médico que va a intervenir al paciente podrá tener un modelo exacto del órgano y del tumor en sus manos para planificar la cirugía que debe practicarse, el mejor abordaje, qué tipo de incisión o qué tipo de técnica quirúrgica es más aconsejable, teniendo en cuenta la parte afectada, si está próxima a una arteria… Y se abre otro camino no menos importante: las nuevas generaciones de médicos y sanitarios tendrán la oportunidad de formase con pulmones, corazones y arterias tridimensionales, semejantes a las que van a encontrar cuando ejerzan su cometido. «Serán por tanto herramientas muy útiles de entrenamiento en simulación quirúrgica».
Además, la gran ventaja del CCMIJU es que lleva años convertido en uno de los principales centros internacionales de formación de médicos, un cometido que desarrolla con los robots quirúrgicos del presente y del futuro. Así, los facultativos encuentran ‘todo en uno’ para salir preparados con los últimos avances. Y no se queda ahí.
Artritis y artrosis: nuevas opciones
Entre los proyectos específicos figura también la cirugía regenerativa del cartílago articular, una solución para los problemas de artritis y artrosis. Los científicos quieren centrarse en ello porque las nuevas tecnologías les hacen albergar buenos resultados. La artritis llega a afectar a personas de edad media, incluso a deportistas de élite que a causa de un esfuerzo prolongado pueden sufrir daños en el cartílago articular. La artrosis se diagnostica sobre todo a pacientes mayores que, por la edad, padecen alteraciones en el mismo cartílago. Les limita la movilidad y la calidad de vida.
«Una de las líneas que queremos desarrollar consiste en trabajar en nuevos biomateriales uniendo la bioimpresión con la robótica, para desarrollar implantes en cirugía regenerativa. Imaginemos el cartílago de un hueso alterado y desgastado: le podemos colocar un soporte que nosotros llamamos ‘andamio’ y aplicar células madre, componentes de la células, nanopartículas, fármacos, factores de crecimiento…, es decir, diferentes componentes o moléculas que ayudarían a reparar ese cartílago», detalla el doctor Sánchez Margallo.
Además, el CCMIJU pretende crear tendones artificiales en laboratorio para poder reimplantarlos y tratar determinadas patologías del sistema musculoesquelético, básicamente de las articulaciones.
Inteligencia artificial y datos infinitos
La incorporación de la inteligencia artificial (IA) y la supercomputación que permitirán activar sistemas inteligentes para avanzar en los pronósticos de las enfermedades y anticiparse a una patología cuando todavía es más abordable, también se desarrollan en este plan. «Pongamos un ejemplo. Si disponemos de una base de datos con endoscopias de colon de miles de pacientes, o mamografías, los sistemas de inteligencia artificial nos podrán predecir el tanto por ciento de malignidad o de benignidad de un caso concreto. Además se está aplicando también al descubrimiento de nuevos fármacos».
La inteligencia artificial vendrá a cambiar «completamente» los procesos de gestión de los hospitales: formación de los residentes, planificación quirúrgica, e incluso análisis de datos para decidir el mejor tratamiento personalizado que debe recibir un paciente.
Más talento extremeño
De hecho, trabajan con el CCMIJU en este programa otros centros extremeños que ya colaboran en las distintas líneas dirigidas desde otras comunidades autónomas: Computaex (Fundación Computación y Tecnologías Avanzadas de Extremadura), con la supercomputación y análisis de datos (‘big data’); la Universidad de Extremadura, que aporta análisis moleculares, robótica quirúrgica y procesamiento de imágenes; y Fundesalud, que ofrece información de cohortes de pacientes para el estudio de patologías.
Al margen de los avances científicos, este plan reforzará los recursos del CCMIJU (nueva resonancia de 3 teslas que mejora notablemente la capacidad de diagnóstico por imagen, y nuevo equipamiento en el área de Terapia Celular). También ha supuesto la contratación de unos 15 profesionales de diferentes ámbitos, desde inteligencia artificial a imagen médica, laboratorios o investigadores en el área cardiovascular y de reproducción asistida, que trabajan en los proyectos de la Línea 6, pero también en las lideradas con otras comunidades.
Más prevención
Así, la Línea 1, que dirige el País Vasco, consiste en el desarrollo de una plataforma de criomicroscopía aplicada a la medicina personalizada. La Universidad de Extremadura colabora mediante el desarrollo de algoritmos para procesar imágenes biomédicas, incluyendo también visión artificial. La Línea 2 trata «básicamente de formar bases de datos de pacientes con patologías cardíacas, accidentes cerebrovasculares o patologías reproductivas de diferentes comunidades, para analizarlas, ayudar a la medicina predictiva y plantear tratamientos de futuro», señala el doctor Sánchez Margallo. Participan Fundesalud y Computaex.
La Línea 3, coordinada desde Cataluña, proyecta una plataforma para cribado de fármacos y compuestos. Su validación se realizará en el CCMIJU, concretamente en modelos cardiovasculares, modelos de infarto de miocardio, modelos de isquemia cerebral y modelos de patologías reproductivas. La Línea 4 desarrollará modelos de órganos en laboratorios para estudiar la actividad de determinadas moléculas terapéuticas en el tratamiento de enfermedades graves. El CCMIJU participará poniendo a disposición sus modelos experimentales y sus novedosos ‘chips de órganos’, que utilizan células humanas para determinados tratamientos. Finalmente, la Línea 5, que tutela Castilla La Mancha, está encaminada al desarrollo de nanofármacos también con la colaboración del CCMIJU.
