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Una empresa de Los Ángeles construye diminutos robots inyectables para combatir tumores

The helical Bionaut drug-delivery device, next to a penny for scale.
El dispositivo helicoidal de administración de fármacos de Bionaut, junto a una moneda de un centavo.
(Bionaut Labs)

Los médicos cargan una nave microscópica llena de productos químicos para matar el cáncer, la inyectan en el cuerpo humano y la conducen hasta un tumor maligno para entregar su carga útil antes de salir rápidamente.

Durante la mayor parte de los 55 años transcurridos desde que la película “Fantastic Voyage” redujo a Raquel Welch y compañía al tamaño de una célula para eliminar un coágulo de sangre del cerebro de un científico, ese escenario ha sido pura ciencia ficción.

Pero Bionaut Labs, una empresa emergente de microrobots médicos por control remoto, pretende ser la primera compañía que lo convierta en una realidad clínica.

Con una financiación de 20 millones de dólares en capital de riesgo y aprovechando los recientes avances en robótica y fabricación de precisión, la empresa de Culver City está desarrollando un dispositivo del tamaño de una miga de pan que los médicos pueden insertar en la columna vertebral o el cráneo y dirigirla magnéticamente hacia un objetivo para administrar una dosis precisa de medicamentos. El plan es llegar a los ensayos clínicos en 2023.

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Michael Shpigelmacher, director ejecutivo de Bionaut, dijo que él y su cofundador, Aviad Maizels, crearon la compañía en 2016 para abordar un problema fundamental de la medicina moderna: llevar un medicamento al lugar exacto en la dosis correcta.

Una foto de cerca del dispositivo helicoidal Bionaut.
(Jon McKee Photography)

La mayoría de los fármacos actuales se basan en la difusión a través del torrente sanguíneo, lo que requiere dosis elevadas para garantizar que una cantidad suficiente de ingredientes activos llegue al objetivo, y a menudo significa que el resto del cuerpo recibe el impacto al mismo tiempo. “Es un método muy estadístico y poco preciso”, explica Shpigelmacher. “Queríamos encontrar una forma de cambiar eso y llegar a la zona problemática, en lugar de inundar el cuerpo con la medicina”.

Shpigelmacher y Maizels trabajaron juntos a mediados de la década de 2000 en PrimeSense, una empresa emergente de detección 3D que construyó la Xbox Kinect antes de ser adquirida por Apple en 2013, y siguieron en contacto a medida que crecía su interés mutuo en el campo emergente de los microrobots médicos. Se centraron en la investigación del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes de Stuttgart (Alemania) y se pusieron en contacto con el director del laboratorio, un científico llamado Peer Fischer, para colaborar en algo que pudieran llevar al mercado.

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Fischer se convirtió en asesor científico principal de Bionaut y la empresa empezó a financiar sus investigaciones, antes de recaudar múltiples rondas de capital de riesgo de Upfront Ventures, Khosla Ventures y Revolution, entre otros, para contratar a un pequeño equipo y empezar a probar la tecnología en animales vivos en su laboratorio de Culver City. Después de cuatro años, dijo Shpigelmacher, la empresa está lista para perfeccionar su técnica y prepararse para los ensayos en humanos.

Bionaut se centra en los gliomas de tronco cerebral, un tipo de cáncer que afecta sobre todo a niños y adultos jóvenes, como primer paso para probar su tecnología. Los tumores cerebrales son especialmente difíciles de tratar con la tecnología actual: La radiación y la cirugía pueden dañar demasiado el delicado tejido, y la barrera hematoencefálica impide que la mayoría de los fármacos de quimioterapia lleguen al tumor. Poder administrar los fármacos directamente en el propio tumor sería un avance significativo.

Dispositivo Bionaut moviéndose desde un catéter hacia el espacio subaracnoideo
Dispositivo Bionaut moviéndose desde un catéter hacia el espacio subaracnoideo en la columna vertebral de una oveja viva. Año 2020.
(Bionaut Labs)

Así es como funciona: Un médico introduce un puñado de dispositivos Bionaut en la columna vertebral a través de un catéter. Cada dispositivo es lo suficientemente grande como para ser claramente visible en una radiografía en vivo; existe la tecnología de fabricación para hacer los dispositivos aún más pequeños, pero Bionaut optó por mantenerlos cerca de la escala milimétrica con el fin de que sean menos difíciles de rastrear y maniobrar a través del cuerpo.

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Un conjunto de imanes colocados alrededor de la cabeza y el cuello genera un campo magnético externo que el médico puede controlar para empujar los dispositivos hacia la columna vertebral y la zona afectada del tronco cerebral. Una vez que están en la posición correcta, otra señal magnética activa un pequeño émbolo en el compartimento de carga de cada dispositivo, expulsando el fármaco. A continuación, el médico puede conducir los dispositivos de vuelta al lugar donde entraron en la columna vertebral y retirarlos.

La investigación sobre la ciencia en la que se basa la tecnología de Bionaut comenzó hace décadas, pero se aceleró en los últimos años.

“Hay artículos de los años 80 en los que una persona tomaba un tornillo grande -estoy hablando literalmente de un tornillo grande que se ponía en la pared- y lo controlaban magnéticamente para que se moviera a través de un trozo de carne”, dijo Shpigelmacher. “Eso no era seguro, pero el concepto estaba ahí".

Ahora el campo de la fabricación de precisión ha avanzado hasta el punto de que los diminutos dispositivos médicos pueden producirse en masa a través de una red de proveedores, de forma similar a otros productos electrónicos de consumo. “Es fundamental decir que no estamos reinventando la rueda”, señaló Shpigelmacher.

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Jinxing Li, profesor adjunto de ingeniería biomédica en la Universidad Estatal de Michigan que trabaja en microrobótica médica, calificó al equipo de Fischer en Max Planck como “uno de los pioneros en esta tecnología”. Li dijo que espera que Bionaut tenga nuevos competidores en los próximos años, ya que los microrobots se incorporan a un número cada vez mayor de procedimientos médicos.

Marc Miskin, profesor adjunto de ingeniería eléctrica en la Universidad de Pensilvania que trabaja en nanorobots, dijo que el sistema nervioso es especialmente adecuado para las intervenciones con microrobots. “Les daría mucho crédito por haber descubierto un espacio en el que pueden tener un impacto y justificar cómo van a ser competitivos con los enfoques farmacéuticos tradicionales”, manifestó.

“Algunas técnicas mínimamente invasivas de cirugía cerebral ya se basan en la introducción de delgados endoscopios e instrumentos quirúrgicos a través de la columna vertebral para llegar al cráneo”, destacó Miskin.

Bionaut también colabora con investigadores externos que intentan desarrollar un tratamiento farmacológico para la enfermedad de Huntington, que afecta a un conjunto de neuronas enterradas en lo más profundo del cerebro llamado ganglio basal. El sistema Bionaut no solo permitiría a los cirujanos evitar abrir el cráneo para llegar a la zona objetivo, sino que también podría permitirles utilizar ángulos de aproximación menos dañinos a través de la materia gris que serían imposibles sin un instrumento inalámbrico. “Les liberamos físicamente de los requisitos de línea recta a los que tienen que atenerse hoy en día”, señaló Shpigelmacher.

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El siguiente obstáculo para Bionaut es el proceso de ensayo clínico. Mientras que los dispositivos médicos suelen pasar por un proceso de aprobación simplificado, la combinación de Bionaut de una nueva técnica con la administración de fármacos significa que debe pasar por el régimen completo de la Administración de Alimentos y Medicamentos. Según un estudio reciente del MIT, la mayoría de los nuevos fármacos que solicitan la aprobación de la FDA fracasan por el camino, con tasas de éxito que varían mucho entre las solicitudes, desde el 33% de las nuevas vacunas para enfermedades infecciosas hasta solo el 3.4% de los fármacos experimentales contra el cáncer.

Bionaut se dirige primero a los gliomas del tronco del encéfalo, en parte para aumentar esas probabilidades. “Se trata de una enfermedad rara, que actualmente no tiene cura, y que ofrece cargas útiles de quimioterapia probadas y aprobadas que matan las células tumorales”, expuso Kevin Zhang, socio de Upfront Ventures que dirigió la inversión del fondo en Bionaut. Los tratamientos dirigidos a enfermedades raras pueden solicitar el estatus de “huérfano” a la FDA, lo que proporciona beneficios fiscales y agiliza el proceso de regulación. “La mejor manera de mejorar las probabilidades, aparte de tener una buena solución”, dijo Zhang, “es elegir el problema adecuado al que dirigirse con grandes necesidades no cubiertas”.

Si el tratamiento del glioma supera los ensayos clínicos, el plan es ampliar la tecnología a otras afecciones del sistema nervioso central y otras zonas difíciles de tratar con fármacos, como el interior del ojo. El paso al resto del cuerpo está más lejos en el horizonte.

Pero el primer paso es invertir mucho dinero en este método para sacarlo del laboratorio y llevarlo a los quirófanos. Cuando Shpigelmacher se dirigió por primera vez a los inversores sobre la idea que se convertiría en Bionaut, la mayoría se opuso, instándole a esperar a que los investigadores académicos perfeccionaran la ciencia. Para Shpigelmacher, la comercialización era la forma de “llegar a los pacientes antes de lo que lo hubiera hecho de otra manera”, subrayó. “No al ritmo del mundo académico”.

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Para leer esta nota en inglés haga clic aquí


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