El futuro de la sanidad. Medicina de precisión

El ser humano comparte un 99% del material genético idéntico. Sin embargo, existe un 1% que nos diferencia a unos de otros y que es el responsable de millones de variantes genéticas que van desde pequeños cambios en la secuencia del DNA hasta importantes diferencias genéticas. Si a esto le añadimos que cada persona tiene aproximadamente 8 millones de genes microbianos procedentes del microbioma, que cada individuo a su vez tiene un microbioma propio, y que estos genes microbianos interactúan directamente con nuestro genoma, y que además, el ambiente modula continuamente nuestro material genético (epigenética) y activa y desactiva genes de forma permanente, todo esto nos conduce a demostrar que cada individuo presenta unas propiedades moleculares únicas que a su vez ejercen un efecto claro sobre nuestra salud. La consecuencia de todo esto se resume en que las enfermedades que desarrollamos, no van a ser totalmente homogéneas en la población, porque existen diferentes versiones de la misma enfermedad, porque una misma enfermedad tiene diferentes orígenes, causas y procesos moleculares, o porque cada individuo tiene sus propias características y peculiaridades.

El concepto de medicina personalizada apareció por primera vez en los años 60 del siglo pasado. Este concepto se empleó para referirse a la selección del tratamiento más adecuado para cada paciente, considerando la diversidad y la severidad de los síntomas. Posteriormente se fueron añadiendo otros parámetros como la edad, el sexo, el peso, etc. Sin embargo, no es hasta principios del siglo XXI cuando este concepto se extiende rápidamente, por un lado gracias a la secuenciación completa del genoma humano, y por otro lado, a los avances en el conocimiento de los procesos fisiopatológicos y genéticos de numerosas enfermedades.

Según el US National Research Council el término medicina personalizada se usa para definir un tratamiento específico adecuado a las características del paciente. Esto no significa que haya una necesidad de crear fármacos específicamente para cada individuo, sino que está relacionado con la capacidad de agrupar a los pacientes en subpoblaciones con particularidades específicas de la enfermedad, según la respuesta a tratamientos específicos y basado las particularidades biológicas que cada enfermedad desarrolla.

De forma general, la medicina de precisión hace referencia al diseño de estrategias de prevención, diagnóstico y tratamiento a medida de la constitución bioquímica única y exclusiva de cada individuo. Este tipo de medicina conduce a mejorar la eficacia de los tratamientos ya que identifica previamente a los pacientes respondedores mediante un diagnóstico basado también en la personalización. La selección del tratamiento más eficaz para cada paciente se basa en un diagnóstico preciso de la enfermedad cuya base es la identificación de biomarcadores específicos de la enfermedad.

Próximos pasos

La era de la medicina de precisión ya ha llegado y una prueba de ello son el número de “fármacos personalizados” disponibles en el mercado americano, entendiendo por fármacos personalizados aquellos que tienen en cuenta el modelado genético que inducen en el individuo. Si en 2008 tan sólo existían 5 fármacos de esta naturaleza, 10 años después hay disponibles más de 150. Sin duda está ya en marcha un nuevo tipo de innovación biomédica basado no solo en la genómica y la proteómica, sino también en el metaboloma y en el microbioma de cada individuo donde un esfuerzo combinado de la industria farmacéutica, los científicos, los profesionales sanitarios y las autoridades pondrán a disposición de los pacientes una nueva generación de fármacos y un nuevo tipo de medicina. A todo esto se añade el gran valor que aporta el desarrollo de la tecnología, el Big data y la implementación de la inteligencia artificial en el campo del diseño y desarrollo de fármacos, en el diagnóstico de las enfermedades e incluso en el tratamiento de los pacientes.

La nueva revolución ya ha llegado. Hablamos de un futuro que está aquí. Ahora solo falta por dilucidar quién pagará los más de 2 millones de euros que podría costar la sanidad de cada recién nacido de las nuevas generaciones.

Genoma, Proteoma, Metaboloma y Microbioma. Concepto, Evolución y Utilidad

El genoma

El genoma es el contenido de DNA que tiene un organismo y que incluye cada uno de los genes que porta la información para la síntesis de las proteínas que los organismos necesitan para la vida.

El genoma humano está compuesto por 3 millones de pares de bases (Adenina, Guanina, Timina y Citosina). El orden y la disposición de éstas es extremadamente importante ya que es lo que marca la diversidad de los organismos, puesto que todos los seres vivos contienen estas mismas bases.

La lectura del genoma humano comenzó en el año 1990 y aunque su finalización estaba prevista para 15 años después, la lectura del mismo se completó en 2003. El objetivo principal de este proyecto fue el identificar los 25.000-30.000 genes contenidos en el DNA humano.

Aunque el conocimiento del genoma humano se ha considerado un gran avance científico y podrá abrir nuevos caminos para el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades, la verdad es que toda esta información se quedó corta cuando se observó que el organismo sintetizaba muchas más proteínas que genes había y que la acción de cada proteína, incluidas su secuencia y plegamiento, eran fundamentales para entender los mecanismos de funcionamiento.

 El proteoma

El proteoma es el conjunto de proteínas que un organismo sintetiza a partir de los genes que contiene. Este conjunto de proteínas determina cómo son los organismos, cómo funciona su cuerpo, cómo se comporta o la lucha contra infecciones, por ejemplo.

El proteoma permite conocer los mecanismos de modificación postraduccionales de las proteínas, cómo afectan los cambios en las proteínas (fosforilación, glicosilación, etc) a los aspectos fundamentales de su funcionalidad, la funcionalidad de las proteínas en el desarrollo de los individuos y cómo afecta, por ejemplo, el medioambiente o las relaciones multigénicas que se establecen en la mayoría de las enfermedades.

Sin duda este proyecto permitirá utilizar toda esta información cuando se disponga de los conocimientos y métodos de estudio necesarios para comprender los mecanismos proteicos.

Sin embargo, las proteínas no funcionan aisladas en los organismos o tienen una actividad propia independiente, sino que forman parte de complejos procesos, cascadas y rutas metabólicas que controlan todas las reacciones biológicas de los organismos.

 El metaboloma

El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en el organismo. Estos procesos interrelacionados son la base de la vida y permiten, por ejemplo, crecer, reproducirse, mantener las estructuras, responder a estímulos, etc.

En el año 2007 se concluyó el primer esquema del metaboloma humano. El metaboloma es el conjunto dinámico de moléculas y elementos químicos presentes en un organismo vivo, bien sintetizados por el propio organismo o bien incorporados desde el exterior y que reflejan el estado metabólico de un sistema vivo. Este se ve influido tanto por factores internos como el estado hormonal del individuo o la hora del día, como por factores externos.

En el proyecto de identificación del metaboloma humano se identificaron más de 2.500 metabolitos, 1200 principios activos y 3500 componentes de alimentos. El objetivo de este análisis fue permitir conocer el estado del organismo haciendo posible el estudio de respuestas celulares, mecanismos de defensa y mecanismos de homeostasis.

Sin embargo, cualquier organismo no es un ente aislado del mundo que le rodea y para entender su funcionamiento es necesario comprender cómo se relaciona con otros individuos, cómo afectan a su propia fisiología o cómo le afectan los productos que ingiere por ejemplo.

 El microbioma

Un bioma es un espacio ecológico caracterizado por variables geográficas como la temperatura media o las precipitaciones anuales. Sin embargo, derivado del concepto metaboloma, hace unos años surgió el concepto de microbioma, definido como la totalidad de microbios, su material genético y las interacciones que establecen en el espacio donde viven.

El concepto microbioma humano se acuñó para definir al ser humano, no sólo como su genoma, proteoma o metaboloma, sino para confirmar que el ser humano es también un bioma en sí mismo ya que los más de 100 trillones de células microbianas que habitan en el organismo humano, con su material genético incluido (10 veces más células foráneas que las propias del organismo humano), forman parte del propio ser humano. Sin duda esta enorme cantidad de células con sus propias proteínas y rutas metabólicas afectan al metabolismo y a los procesos fisiológicos del hombre. La mayor complejidad de este concepto deriva en identificar correctamente la comunidad microbiana que habita en el hombre.

Alergia y microbioma

 En conclusión

Parece evidente que aunque toda la información para la vida humana está contenida en los genes, los seres humanos somos bastante más complejos que simples cadenas de DNA. Sin duda los mecanismos fisiológicos que subyacen en el conjunto de un organismo, influenciados por factores externos, son la base de nuestra vida.

Más aún, nuevos conceptos como la teoría del hologenoma (el holobionte se ha convertido en la unidad principal de selección natural) que explica que el concepto de evolución no es sólo debido al éxito del propio individuo, sino del conjunto del organismo y la comunidad microbiótica que forma parte de él, están en continuo desarrollo. Tal vez algún día todos este conocimiento pueda explicar realmente la vida. A día de hoy la esperanza de conocer y entender el genoma, el proteoma, el metaboloma o el microbioma es lo que nos mueve a sacarle un valor real a todo esto, y convertirlo en nuevas formas de diagnóstico y tratamiento de enfermedades, o a lo que sería lo más adecuado, una medicina personalizada y ajustada a las necesidades de cada uno.