1. De les tècniques d’imatge a la medicina molecular
El 1949, el químic Linus Pauling i el seu equip van publicar un treball seminal. En ell establien que un tipus particular d'anèmia es devia a alteracions concretes en l'hemoglobina. Era la primera vegada que es relacionava un canvi en una proteïna amb una malaltia, o el que és el mateix, era l'inici del que ja es coneix com la "medicina molecular".
Avui en dia aquest concepte ja està plenament assumit, però es lluita per perfeccionar-lo. Per Markus Rudin, professor a la Universitat de Zuric, "per millorar-lo necessitem eines de diagnòstic molecular, i una part d'elles tenen a veure precisament amb la visualització molecular".
La primera tècnica d'imatge l'ús del qual es va estendre van ser els raigs X. Després vindrien altres com l'ús d'ultrasons per obtenir ecografies, la ressonància magnètica, les tomografies i el més recent PET (tomografia per emissió de positrons), que aprofita l'emissió de positrons per un determinat compost per localitzar, per exemple, àrees canceroses a través del seu major consum de glucosa.
La precisió i capacitat de discriminació van anar en augment progressivament, però a poc a poc s'investiga amb noves tècniques que permetin una visualització més concreta, molt més específica. Per exemple, s'aprofita la propietat de la fluorescència en combinació amb molècules selectives per identificar i observar dianes moleculars concretes. Es dissenyen models informàtics que recreen estructures tridimensionals a partir d'imatges planes, i es desenvolupen eines basades en la nanotecnologia per arribar a diferenciar propietats d'una única cèl·lula en tot un conglomerat cel·lular.
Les seves aplicacions podrien dirigir-se a camps molt variats. Un en què es treballa especialment és el càncer. Però també serviria per millorar aspectes de l'Alzheimer. Per exemple, actualment el seu diagnòstic de confirmació sol fer-se mitjançant un PET, però com va explicar Rubin, "això no serveix per al pronòstic. Es treballa en diferents tecnologies que permeten observar alhora el metabolisme i la inflamació, que correlacionen millor amb l'evolució ".
L'equip de Rubin treballa precisament en tècniques de visualització del cervell, en el seu cas en el de ratolins. "Som a la dècada del cervell", va assegurar. "Hi ha grans projectes a Europa, Estats Units i també a Corea que estan tractant d'explicar com funciona". En el seu cas justifica la investigació amb animals per diverses raons: serveixen com a model de malaltia, el seu funcionament a nivell de neurotransmissors és semblant al de l'humà i permeten afinar les dades que s'obtenen d'una ressonància magnètica funcional. En aquest cas s'assumeix que l'augment en el flux vascular que capta la tècnica implica que aquesta regió està funcionant, però aquesta correspondència no ha de ser matemàtica i unívoca. "Els estudis amb animals ens permeten estudiar aquesta relació", assegura Rubin.
Un altre aspecte en el qual la visualització està cobrant importància és en la investigació de fàrmacs.
En el camp de la informàtica, segons la llei de Moore, cada dos anys es duplica el nombre de transistors en un processador. "Lamentablement, el desenvolupament de fàrmacs no segueix aquesta llei", va afirmar Oliver Plettenburg, director de l'Institut de Medicina Química a Munic. De fet, "el nombre de fàrmacs que apareixen a igual inversió està disminuint. L'any 2016 només se’n van aprovar 19".
La major part tendeixen a fracassar en les últimes etapes del desenvolupament, en general per falta d'eficàcia quan es proven en assajos clínics tot i ser prometedors en els laboratoris. "No coneixem prou la malaltia, o subestimem l'heterogeneïtat dels pacients", sosté Plettenburg.
"Una millor visualització de la seva acció en les fases prèvies podria ajudar a discriminar els fàrmacs ineficaços, o a saber per exemple a qui beneficiarà. Per exemple, en el cas de pacients diabètics o amb aterosclerosi podrien servir específicament només en determinades etapes de la malaltia".
Hi ha diverses tècniques en desenvolupament per millorar la recerca de fàrmacs. Per exemple, es treballa en mètodes per visualitzar com ocupen les seves dianes a la cèl·lula. "Això permetria valorar l'eficàcia i els efectes secundaris, ajustar la dosi en saber quina fracció dels receptors està ocupada en cada moment". Es treballa també en el seguiment de les pròpies reaccions químiques, amb molècules fluorescents que s'alliberen i es visualitzen a mesura que s’esdevé la reacció.
Algunes d'aquestes reaccions són les que protagonitzen les anomenades catepsines, unes proteïnes encarregades de destruir a altres proteïnes. La seva funció és important en farmacologia, perquè són les responsables d'activar certs medicaments. Però també són fonamentals en la cèl·lula: participen a la resposta immunitària, la inflamació o fins i tot en la formació de vasos sanguinis. Alteracions en el seu funcionament són presents en nombroses malalties. Una d'elles és el càncer, on poden ser clau en la seva extensió i metàstasi, en "trencar" el teixit que l'envolta i afavorir així la seva disseminació.
En la visualització i modificació de les catepsines treballa el grup de Boris Turk, professor de bioquímica a la Universitat de Ljubljana i un dels líders del B·Debate juntament amb Francesc Xavier Avilés, professor i cap de grup a la Universitat Autònoma de Barcelona i l'Institut de Biotecnologia i Biomedicina. El treball de Turk té una doble via. D'una banda localitza l'activitat excessiva de catepsines mitjançant molècules fluorescents. Per una altra, i al mateix temps, incorpora un fotosensibilitzador, una molècula que fa a la cèl·lula sensible i susceptible a la llum. D'aquesta manera es combinen diagnòstic i tractament, tot permetent localitzar el tumor i tractar-lo de forma específica mitjançant una única eina. És el que s'ha anomenat "theranostics", i és una de les formes en les quals es treballa per a l'abordatge del càncer.