En 1966, la película Viaje alucinante describía un viaje al interior del cuerpo humano con un submarino tripulado que, tras ser miniaturizado, entra en el torrente sanguíneo del científico Jan Benes para llegar a su cerebro y sacarle del coma. La innovación tecnológica que imaginaba el filme era de tal calado que inspiró también una novela de Isaac Asimov y una pintura de Salvador Dalí, ambas con el mismo nombre.

Sin embargo, medio siglo después, estos viajes alucinantes han dejado ya el mundo de la ciencia ficción y el surrealismo para liderar desarrollos que contienen nuevos tratamientos con los que intentar reproducir la forma en que actúan las proteínas y los genes, y así comprender con precisión qué malfunciones desembocan en enfermedad y cómo impedirlas o revertirlas. En este caso, sin embargo, la tripulación de científicos y tecnólogos que lo hacen posible sigue el viaje desde el exterior sin perder su tamaño humano.

Para saber más cosas acerca de este prometedor campo, hablamos con dos investigadores CaixaResearch que trabajan en las escalas más pequeñas para solucionar algunas de las enfermedades más complejas. 

Micromedicina viva

En el Centro de Regulación Genómica de Barcelona (CRG), Luis Serrano y su equipo trabajan con bacterias modificadas genéticamente como arma contra infecciones como la neumonía. Un enfoque que este 2021, les ha merecido la concesión de una de las becas más competitivas y prestigiosas: la ERC Advanced Grant.

“En principio, las personas sanas pueden tratarse con antibióticos”, explica Luis Serrano. “El problema es cuando estas infecciones ocurren en pacientes debilitados o intubados en la UCI y aparecen especies bacterianas resistentes a los antibióticos –una de las mayores amenazas para la salud mundial, según la OMS– proliferan rápidamente especialmente en las superficies de los dispositivos médicos que se utilizan para tratar al paciente”. Estas vastas cantidades de bacterias, conocidas como biofilms, hacen que sea extremadamente difícil combatir la infección, tanto para las células del sistema inmunitario como para los antibióticos.

Luis Serrano

Con la ayuda de un proyecto de CaixaResearch de investigación en salud, el doctor Serrano y su equipo han logrado modificar genéticamente la Mycoplasma pneumoniae, una especie de bacteria que se encuentra de forma natural en los pulmones, con el fin de que produzca una proteína que disuelva los biofilms y aniquile a las bacterias patógenas. 

Las ventajas de usar esta “medicina viva”, como señala Serrano, son muchas. “Podemos crear cepas no patogénicas encargadas de detectar dónde están los problemas en el órgano humano y, en respuesta, producir la droga de tratamiento de forma local, evitando efectos tóxicos que se producen cuando esas drogas se aplican de forma sistémica. Además, una vez han cumplido su función terapéutica, se pueden eliminar”.

El éxito de este enfoque terapéutico es tal que ya se ha lanzado una spin-off llamada Pulmobiotics. Ahora, estas bacterias modificadas genéticamente se están explorando no solo como terapia contra infecciones respiratorias, sino también contra el cáncer o contra enfermedades que afectan a órganos como el colón o la piel. Su objetivo a corto plazo es diseñar bacterias que detecten las células de cáncer de pulmón y expresen moléculas que activen el sistema inmune para así poder eliminarlas.

Anticiparse al choque séptico neonatal

El encuentro fortuito entre el investigador Alberto Escarpa de la Universidad de Alcalá y un grupo de neonatólogos del Hospital Clínico San Carlos de Madrid es el origen del proyecto CaixaResearch NATED. “El diagnóstico y control de las enfermedades en los recién nacidos es especialmente difícil, ya que trabajan con muestras de sangre muy reducidas”, explica Escarpa, cuya investigación discurre a caballo entre la física, la química y la ingeniería. “Nos dimos cuenta de que las microtecnologías que ya estábamos desarrollando en nuestro laboratorio podrían ser útiles –y especialmente en tratar la sepsis, que es un gran problema en los recién nacidos de bajo peso”.

Alberto Escarpa

En efecto, la sepsis –que ocurre cuando el sistema inmunológico reacciona de forma exagerada a una infección y daña los órganos– afecta hasta al 30 % de los bebés que nacen con bajo peso. La afección, notoriamente difícil de tratar, causa más de 200.000 muertes neonatales por año. “Lo que es muy importante es diagnosticarla a tiempo para evitar el choque séptico, que es cuando ya no hay solución”, señala Escarpa. 

Los micromotores que están desarrollando Escarpa y su equipo son dispositivos inteligentes que se mueven por sí mismos. Una vez liberados en una pequeña muestra de sangre del bebé buscan las proteínas que indican la presencia de sepsis. “En este momento tal vez la proteína todavía se encuentre en concentraciones muy bajas, pero este enjambre de micromotores busca en todos los rincones”, explica Escarpa. De hecho, estos micromotores pueden programarse para encontrar en la muestra un sinfín de sustancias y propiedades. Todo ello mediante una precisión que no puede lograrse con sistemas analíticos pasivos.

“Es como cuando sueltas una jauría de perros a buscar un criminal tras oler alguno de sus objetos. Algo parecido es lo que hacen nuestros micromotores”, explica Escarpa. “Los dotamos de inteligencia, los entrenamos y preparamos para que encuentren al criminal –en este caso, el biomarcador de sepsis”.

Actualmente, Escarpa y su equipo están buscando formas biocompatibles con las que propulsar los micromotores; por ejemplo, a través de medios fotoquímicos. “Nuestra tecnología está todavía en un estadio muy inicial. Necesitamos gente que apueste por nosotros, como lo hizo la Fundación ”la Caixa”, concluye. “En su programa de innovación me sentí escuchado y me han dado la oportunidad de dar un paso más hacia la sociedad con una tecnología muy disruptiva”.