La física cuántica ayuda a destruir las células cancerosas

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Cuando se irradian rayos X sobre el tejido tumoral que contiene nanopartículas que transportan yodo, el yodo libera electrones que rompen el ADN y destruyen las células cancerosas | imagen Mindy Takamiya / iCeMS Universidad de Kioto
Cuando se irradian rayos X sobre el tejido tumoral que contiene nanopartículas que transportan yodo, el yodo libera electrones que rompen el ADN y destruyen las células cancerosas | imagen Mindy Takamiya / iCeMS Universidad de Kioto

A primera vista, la física cuántica, con sus sorprendentes fenómenos en el plano atómico y subatómico, podría parecer muy alejada del campo de la medicina. Ambas disciplinas operan en escalas muy diferentes y, de hecho, en la inmensa mayoría de las ocasiones, cuando alguien afirma poder curar con “medicina cuántica” lo más frecuente es que estemos ante un engaño, una estafa.

Sin embargo, la física cuántica nos ha proporcionado algunos de los desarrollos más espectaculares en infinidad de materias y sus aplicaciones en medicina han revolucionado las terapias y diagnósticos del último siglo. Avances tecnológicos en una amplia gama de tomografías, cuyas siglas ya son bien conocidas por todos, como TAC (Tomografía Axial Computerizada) o TEP (Tomografía por emisión de positrones), las diversas y crecientes técnicas de neuroimagen, adelantos en cirugía gracias al uso de láseres muy precisos o el tradicional campo de la radiología utilizando Rayos X, son claros ejemplos de la importancia que la física subatómica ejerce sobre el campo de la medicina en nuestros días.

Esta influencia es cada vez mayor conforme se diseñan y se presentan nuevas estrategias terapéuticas, nuevo instrumental de observación y auscultación, e incluso terapias que usan nanopartículas para transportar y liberar fármacos. Precisamente esta semana, un equipo de investigadores japoneses de la Universidad de Kyoto han publicado un artículo en Scientific Reports en el que afirman haber encontrado una forma de mejorar la radioterapia aprovechándose del efecto fotoeléctrico descrito a principios de siglo por Albert Einstein.

A grandes rasgos y descrito de manera sencilla, el efecto fotoeléctrico supone que cuando exponemos un metal a la luz (en general a cualquier radiación electromagnética) libera electrones. Fuyhiko Tamanoi, biólogo molecular y autor principal del estudio, explica en EurekAlert que “nuestra investigación proporciona evidencias que sugieren que es posible reproducir este mismo efecto dentro de las células cancerosas”. Para ello utilizan nanopartículas que transportan yodo hasta las células tumorales y proyectan rayos X sobre el tejido tumoral. El yodo libera electrones que rompen el ADN del tumor y provocan la muerte celular en solo tres días.

Los autores explican en el estudio que “dispersaron esas nanopartículas a través de esferoides tumorales (un tejido 3D que contiene células cancerosas) y después lo irradiaron con 33,2 keV de rayos X durante 30 minutos lo que condujo a su completa destrucción en 72 horas”. Este artículo representa “un ejemplo importante del empleo de un fenómeno de la física cuántica dentro de una célula cancerosa, generando una nube de electrones de baja energía cerca del ADN, lo que provoca roturas de doble cadena que eventualmente conducen a la muerte celular programada”.

Esta nueva aplicación de la física cuántica en la medicina se encuentra ahora en sus primeros pasos y aún estamos ante resultados en laboratorio por lo que todavía queda un largo camino para llegar a convertirse en terapia aplicable, sin embargo, la sola posibilidad de que se pueda utilizar en un futuro podría representar un verdadero cambio en las terapias frente al cáncer.

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Referencias científicas y más información:

Higashi, Yuya, et al. «Iodine Containing Porous Organosilica Nanoparticles Trigger Tumor Spheroids Destruction upon Monochromatic X-Ray Irradiation: DNA Breaks and K-Edge Energy X-Ray». Scientific Reports, vol. 11, n.o 1, julio de 2021, p. 14192. Nature.com DOI:10.1038/s41598-021-93429-9.

Kyoto University “Quantum physics helps destroy cancer cells” EurekAlert

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