La biología evolutiva avanza para comprender cómo funciona el principio de evolución en nuestro organismo.
Cuando tenía 20 años, Randolph Nesse se preguntó por qué envejecemos. No podía entender por qué la selección natural no había eliminado por completo el envejecimiento. Esto sentó las bases para una forma completamente nueva de pensar sobre la medicina.
Años más tarde, amigos de un museo de historia natural local le señalaron a Nesse la teoría de que el envejecimiento es simplemente un efecto secundario de la presión evolutiva que selecciona algunos genes sobre otros. Si una condición sólo se manifiesta después de que un organismo pasa su pico reproductivo, entonces no habrá presión selectiva para evitar que se transmita.
Como médico, Nesse se dio cuenta de que, si bien entendía cómo estas fuerzas podían dar forma a las especies, no tenía idea de cómo funcionaba la selección natural dentro del cuerpo humano.
“Nadie había hablado nunca de la importancia de la biología evolutiva (en la medicina). Inmediatamente comencé a preguntarme si habría explicaciones similares para los genes que causan enfermedades”.
A Nesse ahora se le atribuye ser el padre fundador de la medicina evolutiva.a veces también conocido como medicina darwinianauna disciplina relativamente nueva y en crecimiento que aplica la teoría de la evolución a cuestiones sobre la salud y las enfermedades humanas.
Si bien la mayoría de las investigaciones médicas modernas se centran en las causas físicas y moleculares de las enfermedades, la medicina evolutiva intenta comprender por qué podríamos haber evolucionado para ser susceptibles a las enfermedades en primer lugar, y cómo podemos utilizar la evolución para combatirlas.
La medicina evolutiva puede ayudar a mejorar los tratamientos contra el cáncer en el futuro.
“Lo que estamos tratando aquí es una ciencia básica completamente nueva que no se ha aplicado a la medicina”, dice Nesse.
Es una empresa muy grande cambiar completamente lo que pensamos sobre qué es el cuerpo humano y cómo funciona. Su trabajo ya está empezando a cambiar nuestra comprensión de cómo se desarrollan los cánceres y las enfermedades autoinmunes.
También es revelador nuevas estrategias para abordar problemas perjudiciales relacionados con la atención sanitaria, como la resistencia a los antimicrobianos.
“Me sorprendió que hubiera tantas implicaciones prácticas en tan poco tiempo”, dice Nesse.
Una nueva forma de entender el cáncer
Los cánceres son en sí mismos una demostración del proceso evolutivo en un microcosmos. Son grupos de células que compiten y cooperan continuamente entre sí de una manera que ayuda al tumor a crecer y florecer.
Un estudio reciente destacó la capacidad casi “infinita” de las células cancerosas para evolucionar y sobrevivir.
Cuando un paciente recibe terapia farmacológica, por ejemplo, se introduce una nueva presión selectiva que elimina las células más vulnerables al tratamiento. Aquellos que son menos vulnerables, o incluso inmunes a los efectos del tratamiento, sobreviven para transmitir sus rasgos genéticos a las células que los siguen.
Es por eso que incluso las terapias contra el cáncer que han tenido éxito con el tiempo dejarán de funcionar para muchos pacientes: Las células cancerosas desarrollan resistencia al tratamiento y luego crecen sin control.
“Podríamos argumentar que ésta es la causa inmediata de muerte en la mayoría de los pacientes”, afirma Robert Gatenby, codirector del Centro de Excelencia para la Terapia Evolutiva del Centro Oncológico Moffitt en Florida, EE.UU.
A través de la lente del pensamiento evolutivo, el laboratorio Gatenby está desarrollando dos estrategias diferentes para abordar el cáncer: terapia adaptativa y terapia de extinción.
La terapia adaptativa tiene como objetivo controlar la propagación del cáncer en lugar de intentar eliminarlo por completo.
El dogma durante los últimos 50 años en el tratamiento del cáncer ha sido que el mismo fármaco, o combinación de fármacos, se aplica en ciclos, hasta que hay evidencia clara de progresión tumoral (donde el tumor comienza a crecer sin control) o exceso de toxicidad, explicó Gatenby. dice, lo que suele ocurrir mucho después de que se haya obtenido la máxima respuesta.
La terapia adaptativa tiene como objetivo controlar la propagación del cáncer en lugar de intentar eliminarlo por completo.
Esto es “inútil”, afirma, ya que la mayoría de las células restantes son resistentes al fármaco y al continuar con la misma terapia, el oncólogo les da la oportunidad de proliferar para que su población sea mayor y más diversa.
Su teoría de la terapia adaptativa, por otra parte, tiene como objetivo ajustar la dosis de los medicamentos para lograr un enfoque personalizado, dando suficiente tratamiento para mantener el tumor lo más pequeño posiblesin eliminar por completo a la población sensible.
Luego se retira la terapia. Esto permite que las células sensibles al tratamiento sigan luchando por espacio dentro del tumor, evitando que otras células resistentes a los medicamentos dominen debido a una ventaja adaptativa.
“Dado que no podemos controlar las células tumorales que son resistentes a la terapia, necesitamos reclutar células sensibles al tratamiento para que lo hagan por nosotros”, dice Gatenby, quien ha estado desarrollando la idea desde que la publicó por primera vez en 1991.
La esperanza, dice, es que los médicos puedan mantener con vida a los pacientes durante un largo período de tiempo.
Su grupo de investigación, posiblemente el más avanzado en este campo, ya ha demostrado que esta técnica funciona en un pequeño ensayo piloto en pacientes con cáncer de próstata. Los pacientes que recibieron terapia adaptativa también tuvieron una supervivencia general 2,26 años más larga que aquellos que recibieron tratamiento estándar.
Con la otra terapia, el de la extinción, Gatenby quiere ir un paso más allá y utilizar lo que sabemos sobre cómo se extinguen las especies animales para diseñar terapias curativas provocando la extinción de las poblaciones de cáncer.
La idea sería no esperar a que el tumor vuelva a crecer después de que los médicos apliquen la terapia inicial, sino más bien darle al tumor una terapia completamente diferente antes de que pueda recuperarse: tomar por sorpresa las células tumorales con un ciclo rápido de un medicamento diferente.
Aunque hasta el momento sólo existe un modelo matemático de esta terapia, el equipo de Gatenby ha propuesto ensayos clínicos contra el cáncer de páncreas y el cáncer de mama.
La medicina evolutiva también busca una solución a un problema creciente: la resistencia de las bacterias a los medicamentos.
El elefante en la habitación sigue siendo cómo investigaciones como esta pasarán de los ensayos clínicos, si tienen éxito, a la aceptación en el mundo real, según Michael E Hochberg, distinguido director de investigación del Centro Nacional de la Investigación Científica de la Universidad de Montpellier, en Francia. .
“¿Cuál es su uso realista, en términos de utilidad?” él pide.
Quizás la medicina evolutiva sea realmente la perspectiva científica más probable para abordar grandes cuestiones como estas, según Hochberg, pero los médicos todavía tienen que tratar a los pacientes todos los días trabajando con soluciones que conocen, mejores prácticas comprobadas y poco espacio para hipótesis:
“Tienen el deber de ‘primero no hacer daño'”, afirma, y en este punto estos hallazgos son todavía demasiado preliminares.
Una solución a las bacterias resistentes
La medicina evolutiva también se aplica en la búsqueda de una solución a uno de los problemas de más rápido crecimiento en el mundo moderno: la resistencia a los antibacterianos.
El uso generalizado de antibióticos ha llevado inadvertidamente a las bacterias a evolucionar y crear resistencia.. Además, las bacterias también desarrollan resistencia de otras formas, desde el intercambio de material genético hasta la acumulación de mutaciones aleatorias.
Como resultado, los científicos evolucionistas están probando varios enfoques diferentes para descomponer estas vías.
“Si queremos resolver este problema, necesitamos comprender la evolución y luego atacar las debilidades”, dice Andrew Read, director de los Institutos Huck de Ciencias de la Vida de la Universidad Penn State.
El equipo de Read está desarrollando “fármacos antibióticos” para ayudar a controlar la propagación de la resistencia a los antimicrobianos en lugares donde los fármacos pueden hacer más daño que bien.
Por ejemplo, La resistencia a los antimicrobianos a menudo ocurre porque algunos de los antibióticos fuertes que los pacientes reciben por vía intravenosa llegan al sistema digestivo del paciente.allí cambian el equilibrio de la microbiota y, como resultado, se crea resistencia a los medicamentos.
Los fármacos inactivantes, por sí solos, no tienen ningún efecto clínico, pero impiden que el fármaco actúe en el intestino y podrían reducir este efecto nocivo.
Su laboratorio ya ha demostrado que este mecanismo funciona bien en ratones para prevenir la propagación de la superbacteria. enterococo faecium después del tratamiento con antibióticos.
Pero esta es una solución general que no inhibe la resistencia en caso de que se encuentren bacterias y medicamentos.
Ver en qué condiciones las bacterias mutan o no puede ser clave para frenar su resistencia.
Una de las razones por las que la resistencia bacteriana es tan difícil de abordar es que No ocurre simplemente a través de la típica ruta evolutiva impulsada por el azar: cuando una mutación aleatoria hace que algunas bacterias sean más fuertes y capaces de resistir los medicamentos.
También sucede gracias a la transferencia horizontal de genes, algo que sucede tanto dentro de una misma especie de bacteria como entre especies. Este proceso permite que las mutaciones que transmiten resistencia a los medicamentos se propaguen mucho más rápidamente.
El grupo de investigación de Anne Farewell en la Universidad de Gotemburgo, Suecia, está tratando de detener uno de los mecanismos que utilizan las bacterias para compartir el ADN horizontalmente, conocido como “conjugación”, donde las células entran en contacto directo, a menudo a través de un tubo que corre entre ellas.
En sus investigaciones, los científicos observan qué pares de especies bacterianas se mezclan y si existen condiciones ambientales específicas, como pesticidas o contaminación por metales pesados, que lo faciliten o dificulten.
Ya han demostrado que el Escherichia coliuna bacteria común que puede causar intoxicación alimentaria y…
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