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Monday, 13 July 2020 12:21

Una nueva administración de drogas guiada por computador desarrollada para los trastornos cerebrales está dando nuevas oportunidades a los pacientes

Escrito por HeOn Health on line
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El software médico cada vez toma mayor relevancia en la vida de las personas. Actualmente, existen diversas opciones que brindan soluciones diversas con propósitos distintos dependiendo de los objetivos que se tengan al respecto.

Es por ello que una nueva manera de administración de medicamentos cerebrales mediante medios digitales está ayudando a que más personas se recuperan de una manera efectiva y segura.

Mientras que cada vez se empieza a manejar los medicamentos y la terapéutica que podrían ayudar a aliviar los trastornos cerebrales, la entrega eficiente sigue siendo un obstáculo para hacer frente a estas devastadoras enfermedades.

 Las nuevas investigaciones de los laboratorios Graybiel, Cima y Langer en el Instituto Técnico de Massachusetts (MIT),  utilizan ahora un enfoque computacional, que tiene en cuenta la forma irregular de la región del cerebro objetivo, para administrar los medicamentos de forma eficaz y específica.

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"Identificar las moléculas terapéuticas que pueden tratar los trastornos neuronales es sólo el primer paso", dice la profesora del Instituto MIT Ann Graybiel, la autora principal del artículo. "Todavía hay un desafío formidable cuando se trata de llevar la terapéutica con precisión a las células más afectadas en el trastorno. Debido a que el cerebro es tan complejo estructuralmente, y las subregiones tienen una forma irregular, se necesitan urgentemente nuevos enfoques de entrega".

La focalización certera y precisa

Los trastornos cerebrales suelen surgir de la disfunción en regiones específicas. La enfermedad de Parkinson, por ejemplo, surge de la pérdida de neuronas en una región cerebral anterior específica, el estriado. La focalización en esas estructuras es un objetivo terapéutico importante y exige tanto la superación de la barrera hematoencefálica como la especificidad de las estructuras afectadas por el trastorno.

Esa terapia dirigida puede lograrse potencialmente utilizando catéteres intracerebrales. Si bien se trata de una forma más específica de administración en comparación con la administración sistémica de una droga a través de la corriente sanguínea, muchas regiones del cerebro tienen una forma irregular. Esto significa que es difícil la administración en una región cerebral específica utilizando un solo catéter, al tiempo que se limita la propagación de un determinado medicamento más allá de la zona objetivo. De hecho, la administración intracerebral de terapias prometedoras no ha conducido al deseado alivio de los trastornos a largo plazo.

"La administración precisa de los medicamentos para alcanzar esos objetivos es realmente importante para asegurar una eficacia óptima y evitar efectos adversos fuera del objetivo. Nuestro nuevo sistema, llamado COMMAND, determina la mejor manera de dosificar los objetivos", dice Michael Cima, autor principal del estudio y profesor de ingeniería David H. Koch en el Departamento de Ciencia de Materiales e Ingeniería y miembro del Instituto Koch de Investigación Integral del Cáncer del MIT.

Respuesta del MANDO

En el caso de la enfermedad de Parkinson, existen implantes que limitan los síntomas, pero sólo son efectivos en un subconjunto de pacientes. Sin embargo, hay varios tratamientos terapéuticos potenciales prometedores, como la administración de factor neurotrófico derivado de la glándula, en los que se necesita una administración precisa a largo plazo para que la terapia avance.

Los laboratorios Graybiel, Cima y Langer desarrollaron COMMAND (algoritmos de mapeo computacional para la entrega de drogas a nivel neuronal) para ayudar a dirigir una droga a una región específica del cerebro en múltiples sitios (entrega multi-bolus).

"Se cree que muchos ensayos clínicos han fracasado debido a la mala distribución de la droga después de la inyección intracerebral", explica Khalil Ramadi Ph.D. '19, uno de los principales investigadores del trabajo, y un postdoctorado en los institutos Koch y McGovern. "Racionalizamos que tanto los experimentos de investigación como las terapias clínicas se beneficiarían de una infusión optimizada por ordenador, para permitir una mayor consistencia entre los grupos y estudios, así como una entrega terapéutica más eficaz".

El sistema COMMAND encuentra el equilibrio entre los retos gemelos de la administración de drogas maximizando la administración en el objetivo y minimizando la administración fuera del objetivo. COMMAND es esencialmente un algoritmo que minimiza un error que refleja la fuga más allá de los límites de un área objetivo específica, en este caso, el estriado. Un segundo error también se minimiza, y esto encapsula la necesidad de apuntar a través de esta región cerebral de forma irregular. La estrategia para superar esto es entregar múltiples "bolos" a diferentes áreas del estriado para apuntar a esta región de forma precisa, pero completa.

"MANDO" aplica un principio simple al determinar dónde colocar la droga: Maximizar la cantidad de droga que cae dentro de la estructura cerebral objetivo y minimizar los tejidos expuestos más allá de la región objetivo", explica Ashvin Bashyam Ph.D. '19, co-autor principal y ex-estudiante graduado con Michael Cima en el MIT. "Este equilibrio se basa en propiedades de la droga especificadas como la concentración terapéutica mínima efectiva, la toxicidad y la difusividad dentro del tejido cerebral".

El número de sitios de la droga aplicada se mantiene tan bajo como sea posible, manteniendo la cirugía simple mientras que todavía proporciona suficiente flexibilidad para cubrir la región objetivo. En las simulaciones computacionales, los investigadores pudieron aplicar las drogas a estructuras cerebrales compactas, como el estriado y la amígdala, pero también a regiones más amplias e irregulares, como el hipocampo.

Para examinar la dinámica espacio-temporal de la administración real, los investigadores utilizaron la tomografía por emisión de positrones (PET) y una solución "etiquetada", Cu-64, que les permitió tomar imágenes y seguir un bolo infundido después de la administración con una microsonda. Utilizando este sistema, los investigadores utilizaron con éxito la TEP para validar la precisión de la entrega de múltiples bulos al estrato de las ratas y su cobertura según la guía de COMMAND.

"Anticipamos que COMMAND puede mejorar la capacidad de los investigadores para apuntar con precisión a las estructuras del cerebro para comprender mejor su función, y convertirse en una plataforma para estandarizar los métodos a través de los experimentos de la neurociencia", explica Graybiel, quien también es investigador en el Instituto McGovern y profesor en el Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas. "Más allá del laboratorio, esperamos que COMMAND siente las bases para ayudar a llevar la administración de drogas multifocales y crónicas a los pacientes".

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