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

Nano-estructuras

Nano-sensores

Nano- transportadores

Nanorobots

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

Mecanismo por el cual los “Nanocarriers” liberan drogas a los tumores

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

Nanofarmacia

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

“We have discovered the secret of life”

February 28, 1953