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Quedarse con un puñado de avances científicos en el campo de la biomedicina y la salud que resuman el 2023 es complicado, pero si preguntamos a quienes están en primera línea de la investigación, la respuesta está clara. De la mano de siete investigadores de nuestra red, exploramos algunos de los hitos que han marcado el pasado año y las tendencias que merecen especial atención este 2024.

Nuevas estrategias terapéuticas para tratar la diabetes tipo I

La publicación de un estudio que describe el uso de fármacos que inhiben la proteína quinasa JAK y ralentizan la progresión de la diabetes tipo I pudo haber pasado desapercibida entre el público general, pero fue uno de los hitos científicos del año para la comunidad investigadora que busca soluciones a esta enfermedad autoinmune que afecta a la segregación de insulina en el páncreas. «El estudio demuestra que la inhibición de JAK es eficaz y tiene pocos efectos secundarios, sugiriendo una nueva estrategia terapéutica contra la enfermedad», explica Marcos Malumbres, del Grupo de División Celular y Cáncer del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), jefe del Grupo de Ciclo Celular y Cáncer del Vall d’Hebron Instituto de Oncología (VHIO), que cuenta con una ayuda CaixaImpulse Innovación. 

«Los avances en inmunoterapias en cáncer están impulsando un campo muy amplio de estudio que busca poder modular el sistema inmunitario humano frente a distintas enfermedades. Dado que la autoinmunidad juega un papel importante en el desarrollo de la diabetes tipo I, no sería extraño que varias de las estrategias que se están explorando en el tratamiento del cáncer pudieran usarse para reducir la respuesta autoinmune contra las células que producen insulina en el páncreas. Esto podría suponer por primera vez una terapia directa contra el origen de la enfermedad», añade el investigador.

De cara a 2024 y en el ámbito de las enfermedades metabólicas, Marcos Malumbres señala que habrá que seguir de cerca el desarrollo de técnicas de biopsia líquida en sangre o en saliva que puedan proporcionar información valiosa para el diagnóstico y la predicción del desarrollo de patologías. «El desarrollo de las biopsias líquidas, junto con los algoritmos de aprendizaje automático o machine learning, sin duda impulsarán este campo hasta su aplicación en la rutina del cuidado sanitario», concluye el investigador.

Nanopartículas frente a las bacterias resistentes a los antibióticos

Las llamadas bacterias gramnegativas son resistentes a los antibióticos de forma natural o adquieren dicha resistencia con facilidad. Y son, hoy por hoy, una de las mayores amenazas para la salud humana: en los últimos 50 años no se ha aprobado ningún fármaco efectivo para el tratamiento de infecciones por bacterias gramnegativas; entre ellas, Helicobacter pylori, uno de los patógenos gastrointestinales más importantes, causante de úlceras gástricas y del 90 % de todos los casos de cáncer gástrico. Sus tasas de resistencia a los antibióticos casi se han duplicado en la última década, y se estima que la mitad de la población está infectada.

En 2023, se dieron pasos importantes para poner freno a Helicobacter pylori y avanzar en la lucha contra las bacterias resistentes a los antibióticos. «Hemos finalizado las pruebas in vitro de nanopartículas equipadas con un péptido antimicrobiano diseñado específicamente para entornos gástricos con resultados muy prometedores. Esperamos comenzar en breve su validación in vivo», explica Paula Parreira, investigadora del Instituto Nacional de Engenharia Biomédica (INEB) de Portugal, que cuenta con el apoyo del programa CaixaImpulse. «Contar con el apoyo de la Fundación ”la Caixa” en este proyecto nos ha permitido estar más cerca de alcanzar la etapa de ensayos clínicos piloto».

La investigadora destaca, además, que este año se han identificado varios objetivos prometedores para fármacos contra bacterias gramnegativas que pueden servir para explorar nuevas terapias. «Los últimos informes de la Organización Mundial de la Salud afirman que la incidencia de infecciones bacterianas resistentes a los antibióticos está aumentando en todo el mundo, pero la falta de innovación y de inversión en la investigación, junto con el estancamiento del desarrollo de antibióticos, limita las opciones de encontrar tratamientos contra las bacterias multirresistentes», añade la investigadora. «Creo que en 2024, el término nanoterapia antibacteriana, que se centra en objetivos distintos a los de los antibióticos clásicos, obtendrá un reconocimiento generalizado». 

El avance de la inmunoterapia contra el cáncer

Entender cómo y cuándo empieza a formarse un tumor, antes incluso de que aparezca, es uno de los grandes frentes de investigación abiertos para combatir el cáncer. Uno de los avances de 2023 en el campo de la genómica del cáncer ha sido el desarrollo de tecnologías de análisis, como la microdisección láser. Esta tecnología permite estudiar un número muy reducido de células tanto en tejidos normales como en tejidos pretumorales para recabar información sobre el envejecimiento y las mutaciones que pueden estar involucradas en la aparición de un tumor.

«Este conocimiento nos ayudará algún día a eliminar un tumor antes incluso de que aparezca», señala José Tubío, investigador CaixaResearch del Centro Singular de Investigación en Medicina Molecular y Enfermedades Crónicas (CiMUS) de la Universidad de Santiago de Compostela. «A nivel más general, en el ámbito de la oncología, de 2023 destacaría la democratización del uso de la inmunoterapia como tratamiento del cáncer y, sobre todo, el empleo de anticuerpos de diseño como agentes terapéuticos».

Para el investigador, también habrá que seguir de cerca la evolución de este tipo de terapias en 2024 y, en particular, el impacto de las vacunas personalizadas contra el cáncer, que cada vez están dando mejores resultados. «También creo que el próximo año tendremos avances en la inteligencia artificial aplicada a la prevención, la detección precoz y el tratamiento del cáncer», añade Tubío.

CRISPR para tratar la miocardiopatía hipertrófica y otras enfermedades cardiovasculares

Apenas presenta síntomas, pero la miocardiopatía hipertrófica es una de las causas principales de muerte súbita entre personas de todas las edades. Esta enfermedad, en la que el miocardio (el músculo del corazón) se engrosa y se hipertrofia, se atribuye a mutaciones en uno o varios genes. En 2023, se aprobó un fármaco de precisión, mavacamten, para tratar la enfermedad. Pero no ha sido el único avance al respecto.

«La edición genética in vivo utilizando tecnología CRISPR [una técnica que permite cortar y pegar pequeños fragmentos de ADN] ha ido adquiriendo fuerza como tratamiento alternativo. Dos artículos publicados en 2023 hacen referencia a la corrección exitosa de una variante patogénica de la miocardiopatía hipertrófica mediante CRISPR en modelos animales», explica María Carmo-Fonseca, investigadora CaixaResearch del Instituto de Medicina Molecular de la Universidad de Lisboa.

«Además, este año también se demostró que podía usarse CRISPR para reducir el colesterol alto. Se llevó a cabo un ensayo de fase 1 con personas que padecían hipercolesterolemia familiar, una afección hereditaria que causa niveles de colesterol extremadamente altos, lo que a menudo provoca una muerte prematura. Los resultados muestran una reducción significativa de los niveles de colesterol», añade Carmo-Fonseca. «De cara a 2024, la edición genética mediante tecnologías CRISPR podría dejarnos grandes avances tanto en el tratamiento de la miocardiopatía hipertrófica como en el de las enfermedades cardiovasculares en general».

Una lente para mejorar la visión de los pacientes operados de cataratas

En 2023, los sistemas de tomografía óptica para hacer imágenes en 3D del ojo y la retina cumplieron 25 años. Pero para Pablo Artal, de la Universidad de Murcia, uno de los grandes avances en su campo de estudio (la corrección de los defectos ópticos del ojo) ha sido el desarrollo de la lente de menisco invertido superasférica, ArtIOL. «Ha proporcionado este año unos resultados clínicos excepcionales. Además de mejorar la visión periférica de los pacientes operados de cataratas, permite la visión a todas las distancias sin compromisos visuales que afectan a otras lentes, como halos y deslumbramientos», señala.

«De cara a 2024, pueden llegar avances importantes en la técnica de la visión en dos fotones, una técnica en la que nuestro laboratorio y otros en el mundo han avanzado en el último año», resalta el investigador, que cuenta con una ayuda CaixaImpulse Innovación. Esta técnica aprovecha que el ojo humano es capaz de percibir la luz infrarroja en condiciones especiales (usando láseres de pulsos muy cortos focalizados en la retina), para desarrollar nuevos sistemas de evaluación visual para pacientes con opacidades graves en los ojos.

Edición genética frente a las enfermedades mitocondriales 

Las enfermedades mitocondriales son un grupo variado de enfermedades raras que resultan de problemas en una o más proteínas localizadas en las mitocondrias (los orgánulos encargados de suministrar energía a la célula) e involucradas en el metabolismo. Son trastornos muy variados que tienen que ver con la capacidad de las células para producir la energía necesaria, y afectan aproximadamente a uno de cada 10.000 nacidos. 

Las tecnologías actuales para abordar este trastorno se centran en sustituir las mitocondrias «enfermas» por otras sanas en ovocitos o embriones, que después se implantan, o en la eliminación del genoma mitocondrial que no funciona correctamente. «La terapia de reemplazo mitocondrial ha supuesto una vía de esperanza para parejas portadoras de mutaciones en el ADN mitocondrial, al transferir la información genética nuclear de los padres biológicos a un ovocito de una persona donante con mitocondrias libres de mutación», explica Albert Quintana, del Institut de Neurociències de la Universitat Autònoma de Barcelona. «Recientemente aprobada en el Reino Unido, esta técnica ha posibilitado el nacimiento, en este año, del primer niño exento de mutaciones mitocondriales», apunta.

Aunque el reemplazo de mitocondrias enfermas por otras sanas ha significado un avance en el tratamiento de estas enfermedades, el verdadero cambio de paradigma llegará con el desarrollo de un método de edición del genoma mitocondrial in vivo, dirigido a las mutaciones más frecuentes causantes de esta patología. Quintana señala como una de las noticias más destacadas en el ámbito de la salud en 2023 un importante avance en este sentido, que abre la puerta a la aplicación de terapias génicas para pacientes con enfermedades mitocondriales. 

Pasos adelante frente al alzhéimer y otras enfermedades neurodegenerativas

La enfermedad de Alzheimer, la causa más común de demencia y de deterioro cognitivo, sigue siendo muy desconocida. Sin embargo, cada año se dan importantes pasos adelante para su comprensión. Durante 2023, se ha incorporado el estudio de la diversidad en la ascendencia genética familiar a la investigación del alzhéimer, un enfoque que se espera que se traduzca en un mejor entendimiento de las rutas patológicas y los mecanismos moleculares tras la enfermedad.

«Este enfoque más exclusivo y diversificado está proporcionando nuevas perspectivas y abriendo caminos para terapias más personalizadas y eficaces», explica Natàlia Vilor-Tejedor, líder del equipo de Neuroepidemiología Genética y Bioestadística del Barcelona βeta Brain Research Center, que cuenta con el apoyo de la Fundación ”la Caixa”. «Además, el año 2023 marcó un hito significativo en el desarrollo de tratamientos farmacológicos. Por ejemplo, la aprobación de la comercialización del fármaco lecanemab en Estados Unidos [un medicamento que ralentiza el progreso de la enfermedad] ha significado un avance crucial contra el alzhéimer y ha supuesto un anuncio esperanzador para las personas que padecen esta enfermedad».

De cara al año que acaba de empezar, Vilor-Tejedor prevé un impulso significativo en la comprensión de los mecanismos de neuroinflamación, que afectan directamente al funcionamiento del cerebro. «Además, el progreso en terapias basadas en células madre para regeneración neuronal y prevención del daño neuronal podría ser clave. 2024 también podría ser el año del descubrimiento de nuevos biomarcadores para la detección precoz de enfermedades como la esclerosis múltiple. Ambos hitos podrían facilitar el diagnóstico y el tratamiento tempranos, y abrir nuevas vías para combatir eficazmente estas enfermedades».

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Advances in biomedicine and health that will shape 2024

 

It is hard to pick just a handful of scientific breakthroughs in biomedicine and health that will sum up 2023, but if you ask those at the forefront of research, the answer is clear. With the help of seven researchers from our network, we explore some of the milestones that marked the past year and the trends that deserve special attention this 2024.

New therapeutic strategies to treat type 1 diabetes

The publication of a study describing the use of drugs that inhibit the protein kinase JAK and slow the progression of type I diabetes may have gone unnoticed by the general public, but it was one of the scientific milestones of the year for the research community seeking solutions to this autoimmune disease that affects insulin secretion in the pancreas. “The study shows that JAK inhibition is effective and has few side effects, suggesting a new therapeutic strategy against the disease,” explains Marcos Malumbres, from the Cell Division and Cancer Group at the Spanish National Cancer Research Centre (CNIO), head of the Cancer Cell Cycle Group at the Vall d’Hebron Institute of Oncology (VHIO) and a CaixaImpulse Innovation grant holder.

“Advances in cancer immunotherapy are driving a very broad field of research aimed at modulating the human immune system against various diseases. Since autoimmunity plays a significant role in the development of type I diabetes, it would not be surprising if several of the strategies being explored in cancer treatment could be used to reduce the autoimmune response against the insulin-producing cells in the pancreas. This could potentially represent the first direct therapy against the cause of the disease,” adds the researcher.

Looking ahead to 2024 in the field of metabolic diseases, Marcos Malumbres points out that it will be necessary to closely monitor the development of liquid biopsy techniques in blood or saliva, which can provide very valuable information for diagnosing and predicting the development of pathologies. “The development of liquid biopsies, along with machine learning algorithms, will undoubtedly boost this field towards its application in routine health care,” he concludes.

Nanoparticles against antibiotic-resistant bacteria

Gram-negative bacteria are naturally resistant to antibiotics or can easily acquire such resistance. And they are currently one of the greatest threats to human health: in the last 50 years, no effective drug has been approved for the treatment of infections caused by gram-negative bacteria. These include Helicobacter pylori, one of the most important gastrointestinal pathogens, responsible for gastric ulcers and 90% of all stomach cancers. Its antibiotic resistance rates have almost doubled in the last decade and it is estimated that half the population is infected.

In 2023, important steps were taken to curb Helicobacter pylori and advance the fight against antibiotic-resistant bacteria. “We have completed the in vitro testing of nanoparticles loaded with an antimicrobial peptide specifically designed for the gastric environment, with very promising results. We hope to start in vivo validation soon,” explains Paula Parreira, a researcher at Portugal’s Instituto Nacional de Engenharia Biomédica (INEB), supported by the CaixaImpulse programme. “The support of the ”la Caixa” Foundation in this project has brought us closer to reaching the pilot clinical trial stage.”

The researcher also emphasises that several promising targets for drugs against gram-negative bacteria have been identified this year that can be used to explore new therapies. “According to recent World Health Organisation reports, the incidence of antibiotic-resistant bacterial infections is increasing worldwide, but the lack of innovation and investment in research, together with the stagnation in antibiotic development, limits the options for finding treatments against multidrug-resistant bacteria,” she adds. “I believe that in 2024, the term antibacterial nanotherapy, which focuses on targets other than classical antibiotics, will gain widespread recognition.”

The advance of immunotherapy against cancer

Understanding how and when a tumour starts to form, even before it appears, is a major research frontier in the fight against cancer. One of the breakthroughs in cancer genomics in 2023 was the development of analysis technologies such as laser microdissection. This technology makes it possible to study very small numbers of cells in both normal and pre-tumour tissues to gather information about ageing and mutations that may be involved in the development of a tumour.

“This knowledge will one day help us to eliminate a tumour before it even appears,” says José Tubío, a CaixaResearch researcher at the Centre for Research in Molecular Medicine and Chronic Diseases (CiMUS) at the University of Santiago de Compostela. “On a more general level in the field of oncology, in 2023 I would highlight the democratisation of the use of immunotherapy as a cancer treatment and, above all, the use of designer antibodies as therapeutic agents.”

For the researcher, it will also be necessary to closely monitor the evolution of these therapies in 2024 and, in particular, the impact of personalised cancer vaccines, which are producing increasingly better results. “I also believe that next year we will see advances in artificial intelligence applied to the prevention, early detection and treatment of cancer,” adds Tubío.

CRISPR for treating hypertrophic cardiomyopathy and other cardiovascular diseases

It has few symptoms, but hypertrophic cardiomyopathy is a leading cause of sudden death in people of all ages. This disease, in which the myocardium (heart muscle) thickens and hypertrophies, is attributed to mutations in one or more genes. In 2023, a precision medicine called mavacamten was approved to treat the condition. But that was not the only breakthrough in this regard.

“In vivo gene editing using CRISPR technology [a technique that allows the cutting and insertion of small DNA fragments] is gaining momentum as an alternative treatment. Two articles published in 2023 refer to the successful correction of a pathogenic variant of hypertrophic cardiomyopathy using CRISPR in animal models,” explains María Carmo-Fonseca, a CaixaResearch researcher at the Institute of Molecular Medicine of the University of Lisbon. 

“This year also saw evidence that CRISPR could be used to reduce high cholesterol. A phase 1 trial was conducted in individuals with familial hypercholesterolaemia, an inherited condition that causes extremely high cholesterol levels and often leads to premature death. The results show a significant reduction in cholesterol levels,” adds Carmo-Fonseca. “Looking ahead to 2024, gene editing using CRISPR technologies could lead to breakthroughs in the treatment of both hypertrophic cardiomyopathy and cardiovascular disease in general.”

A lens to improve the vision of cataract surgery patients

In 2023, optical tomography systems for 3D imaging of the eye and retina celebrated their 25th anniversary. But for Pablo Artal, of the University of Murcia, one of the great advances in his field of study (correcting optical defects of the eye) has been the development of the super-aspheric inverted meniscus lens, ArtIOL: “It has provided exceptional clinical results this year. In addition to improving peripheral vision in cataract patients, it allows vision at all distances without the visual compromises associated with other lenses, such as halos and glare,” he says.

“Looking ahead to 2024, there could be significant advances in the field of two-photon vision, a technique in which our laboratory and others around the world have made progress in the last year,” says the researcher, who has received a CaixaImpulse Innovation grant. This technique takes advantage of the human eye’s ability to perceive infrared light under specific conditions (using very short pulse lasers focused on the retina) to develop new visual assessment systems for patients with severe opacities.

Gene editing for mitochondrial diseases 

Mitochondrial diseases are a diverse group of rare disorders that result from problems with one or more proteins located in the mitochondria (the organelles responsible for supplying energy to the cell) and are involved in metabolism. They are a very diverse group of disorders that affect the ability of cells to produce the energy they need and affect about one in 10,000 births.

Current technologies to treat this disorder focus on replacing “diseased” mitochondria with healthy ones in oocytes or embryos, which are then implanted, or on eliminating the faulty mitochondrial genome. “Mitochondrial replacement therapy has offered hope to couples with mitochondrial DNA mutations by transferring the nuclear genetic information of the biological parents into an oocyte from a donor with mutation-free mitochondria,” explains Albert Quintana of the Institute of Neuroscience at the Autonomous University of Barcelona. “This technique, which has recently been authorised in the United Kingdom, enabled the birth of the first child without mitochondrial mutations this year,” he tells us.

While the replacement of diseased mitochondria with healthy ones represents a breakthrough in the treatment of these diseases, the real paradigm shift will come with the development of a method for editing the mitochondrial genome in vivo, targeting the most common mutations that cause this pathology. Quintana points out that one of the major health news stories in 2023 was a major advance in this direction, paving the way for the application of gene therapies for patients with mitochondrial diseases.

Steps forward against Alzheimer’s and other neurodegenerative diseases

Alzheimer’s disease, the most common cause of dementia and cognitive decline, is still largely unknown. However, significant steps towards understanding the disease are being taken every year. In 2023, the study of familial genetic diversity was incorporated into Alzheimer’s research, an approach expected to lead to a better understanding of the pathological processes and molecular mechanisms behind the disease.

“This more exclusive and diversified approach offers new perspectives and opens the door to more personalised and effective medical care,” explains Natàlia Vilor-Tejedor, head of the Genetic Neuroepidemiology and Biostatistics team at the Barcelona βeta Brain Research Center, which is supported by the ”la Caixa” Foundation. “In addition, 2023 marked an important milestone in the development of pharmacological treatments. For example, the approval for marketing the drug Lecanemab in the United States [a medication that slows down the progression of the disease] was a decisive advance against Alzheimer’s and brought hopeful news for the people suffering from this condition.”

Looking ahead to the year that has just begun, Vilor-Tejedor foresees significant progress in understanding the mechanisms of neuroinflammation, which directly affect brain function. “Additionally, advances in stem cell-based therapies for neuronal regeneration and prevention of neuronal damage could be crucial. The year 2024 could also see the discovery of new biomarkers for the early detection of diseases such as multiple sclerosis. Both milestones could facilitate early diagnosis and treatment, and open up new avenues to effectively combat these diseases.”