Resolviendo los desafíos sociales

El objetivo es el diagnóstico preclínico del cáncer y la demencia a partir de unas gotas de sangre

La tecnología ganadora del Premio Nobel revoluciona los esfuerzos de detección temprana

Japón, donde aproximadamente un tercio de la población tiene 65 años o más, presenta uno de los niveles más altos de envejecimiento poblacional del mundo. Hoy en día, una décima parte de la población mundial tiene 65 años o más, y se espera que este porcentaje se duplique en 40 años. Si bien la esperanza de vida promedio está en aumento, la brecha entre la esperanza de vida promedio y la saludable se está convirtiendo en un importante desafío social. Para que las personas se mantengan sanas e independientes a lo largo de sus vidas, es importante que incluso los indicios más leves de enfermedad no pasen desapercibidos, sino que se detecten y traten en una etapa preclínica. El objetivo de Shimadzu es detectar los síntomas de la enfermedad en la etapa preclínica con solo unas gotas de sangre. Para lograr este objetivo, la empresa participa activamente en la I+D de tecnología y dispositivos. Si los pacientes toleran mejor las pruebas médicas, más personas estarán dispuestas a someterse a ellas, lo que conducirá a una detección temprana de enfermedades.

La tecnología de análisis de proteínas de Shimadzu ha revolucionado la detección temprana de enfermedades. Las proteínas no solo son elementos estructurales importantes en biología, sino que también son esenciales en hormonas, enzimas metabólicas y sustancias inmunitarias, así como para el funcionamiento normal del organismo. También se sabe que cuando se producen cambios en las estructuras proteicas, pueden surgir anomalías que conducen a una amplia gama de enfermedades. Por ello, el análisis de proteínas en el organismo facilita el diagnóstico de enfermedades. Sin embargo, el análisis no destructivo de macromoléculas resultó extremadamente difícil, y durante mucho tiempo esto siguió siendo un obstáculo para el progreso. Este obstáculo se superó cuando, en la década de 1970, el equipo de investigación de Shimadzu comenzó a trabajar en la tecnología de espectrómetro de masas (EM), desarrollando finalmente el método de desorción/ionización por láser suave para medir la masa de las proteínas de forma no destructiva. Este logro fue aclamado mundialmente, y Koichi Tanaka, miembro del equipo de investigación, recibió el Premio Nobel de Química en 2002. Desde entonces, numerosos investigadores han colaborado para desarrollar esta investigación, aplicándola al diagnóstico de numerosas enfermedades y al desarrollo de numerosos productos farmacéuticos. También ha demostrado ser útil en el descubrimiento de biomarcadores (indicadores de enfermedad y eficacia del tratamiento) que facilitan el diagnóstico precoz del cáncer.

Desarrollo de un método analítico para medir la probabilidad de enfermedad de Alzheimer

Al igual que en la investigación con espectrómetros de masas, Shimadzu invirtió muchos años de esfuerzo en el desarrollo de un sistema PET capaz de visualizar las funciones celulares. En la primera década del siglo XXI, se generalizó el uso de sistemas PET de cuerpo completo para el diagnóstico del cáncer. En 2014, Shimadzu desarrolló un sistema PET especializado con capacidades avanzadas para contribuir a la detección temprana del cáncer de mama. Además, en 2020, Shimadzu desarrolló un nuevo sistema PET capaz también de realizar exámenes de cabeza para la detección temprana de la demencia.
De hecho, aunque los sistemas PET se utilizan ampliamente para la detección del cáncer, Shimadzu los desarrolló inicialmente para la obtención de imágenes de la cabeza. La empresa colaboró con instituciones de investigación para desarrollar dispositivos para el diagnóstico de trastornos cerebrovasculares, incluida la demencia. Sin embargo, con la aprobación y el uso generalizado de fármacos para la detección del cáncer, los sistemas PET se generalizaron para dicho fin.

Sistema PET

La enfermedad de Alzheimer es la forma más común de demencia. Se observan acumulaciones anormales de la proteína beta amiloide en pacientes con Alzheimer, y se cree que esto está estrechamente relacionado con la aparición de la enfermedad. El sistema PET es el método más preciso para evaluar el grado de acumulación de beta amiloide en el cerebro. Por esta razón, el uso de sistemas PET para diagnosticar la enfermedad de Alzheimer se consideró desde una etapa temprana.

Sin embargo, las instituciones médicas no ofrecían este tipo de pruebas de detección de forma generalizada. El proceso de diagnóstico por imagen era largo y costoso. Por ello, investigadores de todo el mundo se vieron envueltos en una intensa competencia para desarrollar un método de prueba sencillo —tan simple, por ejemplo, como un análisis de sangre— para estimar la acumulación de beta amiloide.

Entonces Shimadzu desencadenó una revolución una vez más. El Programa FIRST (Programa de Financiamiento para I+D Innovador Líder Mundial en Ciencia y Tecnología) de la Oficina del Gabinete tiene como objetivo promover la investigación de primer nivel en una amplia gama de campos, desde la investigación básica hasta el desarrollo de productos. Durante su participación en este programa, Shimadzu desarrolló un método innovador para detectar la beta amiloide en tan solo unas gotas de sangre mediante espectrometría de masas, una hazaña que antes se consideraba imposible. Además, Shimadzu aplicó este método a investigaciones conjuntas en Japón y en el extranjero, y determinó que la beta amiloide detectada en la sangre era un biomarcador válido para estimar la cantidad acumulada en el cerebro. Artículos de investigación centrados en esta tecnología analítica aparecieron en 2014 en Proceedings of the Japan Academy Series B, una prestigiosa revista académica internacional, así como en Nature en 2018, y tuvieron un efecto galvanizador en los investigadores de la demencia en todo el mundo. Hasta entonces, la investigación relacionada con la detección de la acumulación de beta amiloide mediante análisis de sangre había avanzado poco, pero el logro de Shimadzu abrió el camino a muchos otros hallazgos útiles.

Detección de beta amiloide mediante espectrómetro de masas

El tratamiento de la enfermedad de Alzheimer con nuevos agentes terapéuticos ha avanzado en paralelo a la investigación sobre la demencia. Tras la aprobación gubernamental en EE. UU., algunos de estos agentes finalmente están siendo aprobados en Japón. Los estudios clínicos con fármacos requieren sujetos con evidencia de beta amiloide, y la verificación de esta condición requiere el uso de dispositivos PET o, si la PET no es una opción, muestras de líquido cefalorraquídeo. Por lo tanto, los dispositivos PET son indispensables en el desarrollo de agentes terapéuticos. Las directrices para el tratamiento de la demencia se encuentran actualmente en transición, y las contribuciones que se pueden esperar del uso de la espectrometría de masas para evaluar clínicamente el nivel de beta amiloide en unas pocas gotas de sangre apenas están comenzando. La detección en la etapa preclínica no solo permitirá retrasar el deterioro de la función cognitiva mediante la administración de agentes terapéuticos. Medir su eficacia también promoverá el desarrollo de agentes aún más efectivos, y los dispositivos Shimadzu deben desempeñar un papel fundamental en dichas pruebas de eficacia.

Actualmente no existe ningún tratamiento que pueda restaurar la función de las neuronas cerebrales dañadas. El funcionamiento cognitivo normal es fundamental para preservar la dignidad del individuo. Una vez que esta se pierde, se requieren enormes cantidades de trabajo y dinero para cuidar a estas personas, y la pérdida para la sociedad es considerable. Si se puede evaluar la posibilidad de demencia en una etapa temprana y retrasar su progresión, se puede prolongar la esperanza de vida saludable. El objetivo de Shimadzu es aportar tecnología que impulse el futuro de los tratamientos médicos.

Apoyar el desarrollo de nuevos métodos de tratamiento del cáncer que sean fácilmente tolerados

Muchos tipos de cáncer se consideran actualmente curables si se detectan en una etapa temprana. Sin embargo, el tratamiento oncológico suele ser muy estresante a nivel físico. Los avances en medicina y tecnología médica han reducido el grado de este estrés, incluyendo el de los efectos secundarios, pero el esfuerzo necesario para la recuperación aún exige una considerable fortaleza mental y física por parte del paciente.

En respuesta, se desarrolló la fotoinmunoterapia como método para atacar selectivamente las células cancerosas y mitigar el estrés del tratamiento. Este método consiste en inyectar a los pacientes un fármaco que se une selectivamente a las células cancerosas. Posteriormente, las células se exponen a luz infrarroja cercana. La fotorreacción del fármaco destruye las células cancerosas y no afecta a las células normales, reduciendo así la carga del tratamiento sobre las células y los órganos internos. También se ha descubierto que este tratamiento ayuda a activar las células inmunitarias del paciente, lo que lo hace adecuado para su aplicación práctica en entornos terapéuticos.

La fotoinmunoterapia fue desarrollada por el Prof. Hisataka Kobayashi, quien fue médico clínico en el Departamento de Radiología de la Universidad de Kioto antes de incorporarse al Instituto Nacional del Cáncer (NCI) de Estados Unidos, donde es investigador principal titular. La fotoinmunoterapia está generando grandes expectativas como una quinta forma de tratamiento del cáncer, después de la cirugía, los fármacos anticancerígenos (quimioterapia), la radioterapia y la inmunoterapia. El uso clínico de la fotoinmunoterapia en el tratamiento del cáncer de cabeza y cuello en etapa avanzada está en marcha en Japón.

Shimadzu lleva a cabo investigaciones clínicas con el NCI, hospitales universitarios japoneses, el Centro Nacional del Cáncer de Japón y otras entidades. Utilizamos sistemas de cámaras de infrarrojo cercano y cromatografía líquida-espectrometría de masas para evaluar el diagnóstico y la acumulación de fármacos antes del tratamiento, el progreso durante el mismo, la eficacia del tratamiento y la adquisición de inmunidad para la gestión del pronóstico.

Actualmente se están llevando a cabo diversos ensayos clínicos y estudios para ampliar la gama de localizaciones y tipos de cáncer aptos para la fotoinmunoterapia y optimizar los enfoques de tratamiento. Es probable que este progreso requiera la resolución de numerosos desafíos. Shimadzu trabajará para lograrlo mediante la aplicación de sus dispositivos y tecnología, apoyando el establecimiento de métodos de tratamiento seguros, fiables y eficaces, y promoviendo su adopción generalizada en la vanguardia de la medicina. Esperamos que, mediante el desarrollo de nuevos tratamientos médicos de fácil tolerancia, todas las personas que padecen cáncer puedan abordar el tratamiento con una actitud positiva.

Shimadzu participa en investigación y desarrollo conjunto con las principales instituciones e investigadores de Japón y del extranjero. De cara al futuro, aportaremos un nuevo valor a través de una atención médica avanzada que integra el tratamiento médico con tecnologías analíticas. Para prolongar la esperanza de vida, desarrollaremos tecnologías que respalden las cuatro etapas del tratamiento médico: diagnóstico preclínico, diagnóstico clínico, tratamiento y pronóstico, a medida que nos acercamos a la era de los 100 años de vida. Seguiremos buscando nuevos desafíos para apoyar firmemente el avance de la tecnología médica.

El Healthcare R&D Center es nuestra base de investigación en el campo de la atención médica avanzada.